L'entrepreneuriat au service de l'urgence climatique.

En bref

L’énergie des vagues est depuis longtemps regardée avec intérêt. La houle est un mouvement permanent dans de nombreuses zones du globe, qui peine pour le moment à être exploité en raison du caractère hostile du milieu maritime.

Seaturns a trouvé une solution technique permettant d’exploiter cette énergie de façon révolutionnaire, et ainsi de résoudre l’équation économique qui rendait jusqu'ici les dispositifs de production d’énergie à partir de la houle non compétitifs.
L’enjeu est considérable, car cette innovation permettrait à elle seule de produire 10 % de l'électricité mondiale.

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Entreprise fondée en Décembre 2015

Fondateurs Vincent Tournerie

Effectif -

🫶

Date d'entrée de TFTP 22 décembre 2023

Investissement de TFTP 800 000 €

Détention de TFTP 20,19%

Le projet en détail

Les solutions houlomotrices” (qui utilisent la houle pour produire de l’énergie) sont légion. Pourtant, elles ne représentent même pas 0,1 % de la production d'électricité mondiale actuellement.

La principale raison du non développement de l’énergie houlomotrice est le coût de l’énergie produite.

En effet, les solutions existantes sont complexes, lourdes et difficiles à entretenir.
L’innovation de Seaturns consiste à avoir trouvé une forme, un mécanisme et une disposition en « grappe » de petites machines qui révolutionnent la façon dont on produit de l’énergie à partir de la houle. En mettant la donnée économique au cœur de sa R&D, Seaturns a trouvé la formule qui pourrait permettre de produire jusqu’à 10 % de l’électricité mondiale.

Au-delà de cette capacité à produire l'énergie de façon compétitive économiquement, Seaturns apporte plusieurs autres innovations qui sont essentielles dans un monde où les ressources naturelles sont de plus en plus limitées :

Le ratio masse/puissance est meilleur que celui de l’énergie éolienne et photovoltaïque. Ce ratio permet de mesurer grossièrement quelle quantité de matière est nécessaire pour produire un kWh d'électricité. Quand le ratio est élevé, cela signifie qu’il faut extraire plus de ressources (métaux, ciment, etc.) pour produire une même quantité d'électricité . En outre, Seaturns n’utilise aucun métal rare dans sa production. La machine a une durée de vie de 20 ans, et l’essentiel de ses composants peuvent être réutilisés pour produire une nouvelle machine. Concrètement, la masse du cylindre Seaturns est de 150 tonnes, mais sur ces 150 tonnes, 120 tonnes sont de l’eau, qui joue le rôle de pendule à l’intérieur du système.

La résistance : grâce à sa forme mais surtout à sa simplicité, le dispositif Seaturns résiste aux intempéries et nécessite très peu de maintenance. Cette donnée est essentielle car elle est le principal obstacle à la popularisation de l’énergie houlomotrice.
Le fonctionnement « en guirlandes » : les cylindres Seaturns peuvent être placés les uns derrière les autres sur un même mouvement de houle, et ce sans déperdition d'énergie.

Fonctionnement technique :

Système flottant de production d'électricité

Description Générale du Système
Le système est basé sur un flotteur cylindrique ancré de manière innovante, qui utilise le mouvement des vagues pour générer un flux d'air actionnant une turbine.

Composants du Système

1- Flotteur cylindrique :

dimensions : diamètre de 6 mètres, longueur de 14 mètres ;
poids : 35-40 tonnes ;
construction : composé de plusieurs éléments en tôles soudées.

2- Système d’Ancrage Innovant :

ligne d’ancrage : peut accueillir jusqu'à 10 flotteurs. Ainsi, plutôt que d’avoir 20 pour 10 cylindres, 2 suffisent à faire tenir l'ensemble limitant les coûts d’installation, de fabrication ainsi que l’impact sur les mammifères marins ;
ancrage en patte d’oie : offre une grande stabilité et s’adapte à différentes conditions maritimes.

3- Pendule d’eau et chambres d’air :

pendule d’eau : situé dans la partie basse du flotteur, il se déplace sous l'effet des vagues ;
chambres d’air : deux chambres séparées par une cloison à l'intérieur du flotteur.

4- Turbine et alternateur :

turbine : actionnée par le flux d'air généré par le mouvement du flotteur ;
alternateur : couplé directement à la turbine pour produire de l’électricité.

Processus de conversion de l’énergie

1- Mouvement des vagues :

les vagues provoquent un mouvement horizontal du flotteur cylindrique ;
ce mouvement est converti en tangage par le système d’ancrage innovant.

2- Déplacement du pendule d’eau :

le pendule d'eau se déplace à l'intérieur du flotteur en réponse au tangage ;
ce déplacement crée un flux d’air entre les chambres d’air du flotteur.

3- Génération du flux d’air :

le mouvement du flotteur et du pendule d’eau génère un flux d’air ;
ce flux est dirigé vers la turbine.

4- Actionnement de la turbine :

le flux d’air fait tourner la turbine ;
la turbine est couplée à un alternateur qui convertit l’énergie mécanique en électricité.

Schéma de fonctionnement

entrée : énergie des vagues ;
conversion : mouvement des vagues -> mouvement horizontal du flotteur -> tangage par le système d’ancrage -> déplacement du pendule d’eau -> génération du flux d’air -> actionnement de la turbine ;
sortie : production d’électricité.

Innovations techniques

1- implicité et robustesse :
le design simple et robuste du flotteur, comparable à une bouée, assure une meilleure survie en conditions hostiles et des coûts de maintenance réduits.

2- Polyvalence de l'ancrage :
l'ancrage en patte d'oie permet une grande stabilité et peut être adapté pour accueillir plusieurs flotteurs, optimisant ainsi les coûts et augmentant la puissance totale.

3- Efficacité de la conversion :

le système utilise un rapport masse/puissance avantageux, optimisant le coût de production de l’électricité (OPEX) ;
le spectre de fonctionnement large permet une implantation dans de nombreux sites mondiaux.

4- Combinaison de flotteurs en guirlandes et fermes :

Performance et optimisation

Puissance unitaire : 200 kW par flotteur.
Configuration multi-flotteurs : jusqu’à 10 MW pour une ferme de 50 unités.

Proposition de valeur
L’énergie houlomotrice est encore anecdotique dans le monde de la production énergétique, majoritairement en raison de sa non compétitivité avec les autres énergies renouvelables.
Le graphique ci-dessous montre que les systèmes houlomoteurs les plus avancés techniquement ne parviennent pas à atteindre les tarifs de production qui leur permettraient d’être adoptés par le marché.

Seaturns a été pensé depuis le départ pour pallier cette limite économique.

Grâce à sa conception plus légère et en fermes, Seaturns permet de se positionner à terme sur un prix moyen du kWh comparable à celui des énergies « habituelles » : entre 50 € et 100 € le kWh :

L’accès au marché se fera en plusieurs étapes. Dès les premiers prototypes, Searturns produira l'énergie à un tarif compétitif vis-à-vis des groupes électrogènes (utilisés sur certaines îles non reliées au réseau continental par exemple). Puis, au fur et à mesure de l’industrialisation, l’entreprise pourra s’insérer dans le mix énergétique des pays.

Événements importants

2017

Conception du premier prototype à échelle très réduite. Essais à Nantes pour faire la preuve de concept.

2020

Démonstration du fonctionnement en grappe : pas de déperdition de production d’énergie quand les cylindres sont les uns derrière les autres sur une même ligne de houle.

2021

Prototype houlomoteur à une échelle 1/10ᵉ, c’est une grande avancée dans le programme R&D de Seaturns. À cette échelle, il est possible de tester une turbine de captation d’énergie et des ancrages représentatifs des pratiques courantes dans le domaine.

2023

Les essais menés à Nantes permettent d’établir des matrices de puissances de référence pour évaluer plus finement les performances énergétiques, et d’analyser des configurations de survie dans des états de mer sévères.

Octobre 2023

Premiers tests en mer d’un prototype à l’échelle 1/4. Le saut « dans le grand bain » est édifiant sur les performances, car le système résiste à la tempête Ciarán

Janvier 2024

Investissement de Team for the Planet officialisé.

Chronologie

Décembre 2015

Création de la société.

Mai 2017

Premier test en bassin.

Mai 2018

Dépôt de brevet.

Octobre 2023

Premiers tests en mer .

Janvier 2024

Investissement de TFTP.

L’équipe

Vincent Tournerie Fondateur

Publications

Brevet FR3073013

Dispositif houlomoteur flottant destiné à être installé en milieu aquatique comportant une surface S, de l'eau E et un fond F, réalisé par un cylindre (10) comportant des moyens de production d'énergie, et des moyens de liaison reliés à des ancrages (30-1) et (30-2) caractérisé en ce que les moyens de liaison sont croisés.

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BREVET WO2019081659

Dispositif houlomoteur flottant destiné à être installé en milieu aquatique comportant une surface S, de l'eau E et un fond F, réalisé par un cylindre (10) comportant des moyens de production d'énergie, et des moyens de liaison reliés à des ancrages (30-1) et (30-2) caractérisé en ce que les moyens de liaison (20) sont croisés.

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Brevet : EP3701141

Dispositif houlomoteur flottant destiné à être installé en milieu aquatique comportant une surface S, de l'eau E et un fond F, réalisé par un cylindre (10) comportant des moyens de production d'énergie, et des moyens de liaison reliés à des ancrages (30-1) et (30-2) caractérisé en ce que les moyens de liaison (20) sont croisés.

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L'histoire

Chapitre 1 · Story
· 10 minutes de lecture

Une nuit d’hiver 2023, la tempête Ciarán sévit dans l’ouest de la France. Quelque part au bord de l’océan, dans le département de la « fin du monde » (Finistère), un étrange cylindre est remué, secoué, soumis à des mouvements extrêmes. A des centaines de km de là, depuis leurs ordinateurs diffusant les images d’une webcam, 3 ingénieurs observent ce cylindre avec angoisse. C’est que ce n’est pas n’importe quel cylindre. C’est leur bébé. Leur création. Alors, sur leur front, les gouttes de sueur commencent à perler. Pas exactement les mêmes que toutes celles qui ont coulé pour concevoir cette machine révolutionnaire, qui pourrait bien s’élever au même rang que l’invention de l‘éolienne dans l’histoire de la production d’énergie.

Ils l’ont annoncé à tous leurs partenaires et clients potentiels depuis des années. Ils l’ont démontré sur papier avec les équations et les principes physiques qu’on étudie sur ordinateur : leur innovation résistera aux éléments déchaînés. Mais là c’est différent. Pas de papier, pas de logiciel, pas de projections, juste de l’eau, du vent, des vagues de plus en plus grosses. Si le système tient, ce sera une victoire qui démontrera que Seaturns avait raison de croire en sa bonne étoile depuis tant d’années. Et qu’elle est définitivement capable de prendre la vague de la transition énergétique.

Alors, les heures passent. L’équipe se relaie. Le regard vissé sur leur création malmenée par les flots. Mais elle tient. Comme le roseau, elle plie, elle est ballotée, elle bouge dans tous les sens. mais elle ne rompt pas.

Seaturns est bel et bien lancé. Rien ne devrait plus pouvoir l’arrêter.

Mais revenons un peu en arrière.

En 2015, Vincent Tournerie, ingénieur-entrepreneur, se morfond dans son activité de maître d'œuvre dans le domaine du bâtiment (peintures écologiques). D’un naturel calme mais avec une volonté de fer, Vincent cherche à mettre son goût immodéré pour l’innovation au service de l'environnement. Lorsqu’il regarde la mer, là où certains voient de la poésie, du romantisme, de la pêche ou même un bon rosé sur la plage, lui voit de l’énergie. Ce qui lui semble dommage, c‘est que l’être humain a réussi à utiliser les forces de la nature que sont le vent (éoliennes), le soleil (panneaux photovoltaïques) et les cours d’eau (barrages, mais celle de la houle.

Alors, Vincent commence à se renseigner sur les solutions houlomotrices existantes. Pour essayer de comprendre pourquoi elles n’ont pas encore conquis le monde. Et croyez-moi, lorsque Vincent se renseigne, ce n’est pas un vague projet : il passe littéralement en revue toutes les solutions existantes, et acquiert une conviction très claire : l’énergie des vagues n’a pas encore embarqué la transition énergétique dans son sillage en raison d’un manque de compétitivité économique.

Maintenant que le problème est identifié (c’est trop cher), il peut commencer à se mettre au travail.

Sa première idée est de positionner des flotteurs verticaux en tissus sur les vagues. Après quelques essais en mer, il se rend compte que ce n’est pas du tout robuste, et prend conscience d’un deuxième gros défi : trouver une forme et un matériau capables de résister aux éléments. On dit souvent que si un dispositif à installer à terre coûte 1, il coûte 10 à la surface de l’eau et 100 dans les profondeurs marines. L’imprévisibilité des mouvements de l’eau, mais aussi la corrosion, le sel et les difficultés d’accès rendent les solutions houlomotrices particulièrement difficiles à mettre en œuvre.

Qu'à cela ne tienne, Vincent se remet au travail. Avec désormais l’obsession de la robustesse.

Et revient quelque temps plus tard avec un concept totalement différent, et totalement nouveau.
Quand il le présente, la réaction des interlocuteurs est unanime : « C’est super simple ton truc ».

Or, on le sait, la simplicité est la quintessence du raffinement.

Les formes arrondies résistent mieux aux chocs et ont l'avantage de flotter. L’idée de faire un simple flotteur relié au sol marin par une ancre fait alors son chemin dans la tête de Vincent.

Comparé aux solutions existantes, on est sur quelque chose de beaucoup, beaucoup plus simple et léger :

Qui dit plus léger, dit :

moins de matière (dans un monde où l’extraction des matériaux doit être de plus en plus limitée) ;
coûts de fabrication plus faibles ;
coûts d’installation plus faibles ;
coûts de maintenance plus faibles.

Maintenant que le concept est né, il faut valider sa capacité à produire de l’énergie.

Dans ce domaine, un indicateur va être particulièrement regardé : « capture width ratio » (CWR).

Le CWR est crucial pour comparer différents dispositifs d’exploitation d'énergie des vagues et pour évaluer leurs performances dans diverses conditions de mer. Un CWR plus élevé indique une meilleure efficacité du dispositif. Pour qu’il soit valable, il faut obtenir un minimum de 20 %.

Or, dès les premiers essais avec un prototype à l’échelle 1/8ᵉ très peu optimisé, ce minimum est atteint.

Vous vous demandez peut-être comment les essais sont réalisés. La réponse : à la piscine.
Alors non, pas celle où vous baignez Malo, votre petit dernier. Il s’agit de piscines spécifiquement faites pour tester des dispositifs marins. Les premiers essais de Seaturns ont eu lieu dans celle située à Nantes.

La suite, c’est un long travail d’optimisation continue des performances : augmentation de la taille du prototype, mise en place des turbines, tests en conditions météo défavorables (simulées dans les bassins) etc.

Mais ce n’est pas tout.

Assez rapidement, Vincent se dit que ces cylindres pourraient assez facilement être déployés en « guirlandes », c’est-à-dire les uns derrière les autres.

Pour bien comprendre l’enjeu, il faut comprendre que la houle se dirige toujours de l’horizon à la côte.

Imaginez-vous face à la mer, une quantité d’énergie X est conduite par les vagues qui se déplacent vers vous. Prenons par exemple une bande de 10 m de large. Sur cette bande, on peut imaginer l’installation de plusieurs cylindres les uns derrière les autres.

La question qui se pose est la suivante : y-a-t-il une déperdition d’énergie collectée lorsque plusieurs cylindres sont positionnés sur une même ligne de houle ? La question est importante, car c’est une des limites des éoliennes : derrière une éolienne, on ne peut pas en positionner une autre, car l’énergie produite par la seconde serait alors considérablement plus faible.

Et la réponse est :

Not at all!

Aucune déperdition n’est constatée. Et même, c’est plutôt l’inverse : l’énergie produite en bout de guirlande est supérieure à celle produite en entrée.

Malgré la certitude que son innovation est un « game changer », Vincent fait face à un scepticisme ambiant. Déjà, parce que dans le milieu des énergies renouvelables, le houlomoteur, ça ne marche juste pas. Outre le fait que les tentatives existantes ont toutes échoué, ce qui est nocif pour la filière, c‘est qu’il y a des gens qui ont des idées dans leur baignoire, et qui sont parfois mis en avant comme la solution miracle dans la presse. Mais ce type d’expérimentation retombe toujours. Donc finalement ça ne fonctionne pas.

Parmi les verrous technologiques à lever, il y a la question de l’ancrage. L’ancrage, c‘est ce qui relie le cylindre Seaturns au fond marin. Il faut que ce soit robuste mais pas trop cher. Mais quand on dit « pas trop cher », on parle de sommes qui sont difficiles à imaginer. Par exemple, dans la toute première version, il fallait déplacer un bateau qui n’existe que dans 2 exemplaires dans le monde, et cela coûtait des millions (d’euros, pas de pesetas).

Autre verrou important : la stabilité ; il fallait trouver un moyen d'éviter qu’une grosse vague désaxe le flotteur par rapport à la ligne de houle.

Cela peut paraître paradoxal dans un monde où tout doit aller très vite, mais le fait d’être lents et méthodiques a été crucial. La patience de l’équipe de Seaturns, même à l'épreuve d’interlocuteurs qui lui reprochaient de ne pas aller suffisamment vite sur le marché, a été déterminante pour gagner la confiance des partenaires essentiels; par exemple, l’IFREMER, qui est la structure publique de référence dans la recherche marine, ne fait pas des essais facilement avec les premiers venus. Lorsque les partenaires voient que chaque année les progrès annoncés ont été réalisés, la confiance est progressivement renforcée.

Quand on dit aux partenaires : « On fait les essais à l’échelle 1/4 l’année prochaine », et qu’on les revoit 1 an après, le fait que ces essais ont effectivement été accomplis avec succès est un gage de confiance et de crédibilité.

D’essais en essais, Seaturns passe des étapes de TRL.

Le TRL est l’indice qui mesure le degré d’avancement d’une innovation :

Lorsque Seaturns postule à Team for the Planet, son TRL est aux alentours de 5-6. L’équipe a en fait assez peu d’espoir, car à cette époque TFTP a reçu plus de 1 000 innovations, et assez peu ont finalement été sélectionnées. « Quand on voit que moins de 3 % vont au bout, forcément on se dit qu’on a peu de chances ».

“Pour autant, on tente le coup. “
Vincent nous le raconte encore avec un grand sourire : “Quand on entre dans le processus, on voit arriver les questions des évaluateurs; on fait très attention à ce qu’on répond, les questions sont pertinentes et on se rend compte de l’importance de la preuve sociale du concept. Par exemple, on a une question récurrente sur l’impact du dispositif sur les mammifères marins. On explique que justement, avec le faible nombre d’ancrages (seulement 2 lignes), il n’y a pas de danger pour ces animaux”.

Quelques mois plus tard, après un passage en Comité scientifique, l’investissement de Team for the Planet est acté en Assemblée générale.

Coté TFTP, nous sommes contents de pouvoir investir pour la première fois sur un sujet de production d’énergie. Nous sentons que Vincent a besoin d’être rassuré, parce que la structure Team for the Planet peut paraître étrange au premier regard : entre la volonté d’axer la diffusion du modèle sur une notion de licence libre encore un peu floue au premier abord, et celle de faire entrer un CEO dans l’entreprise, ces notions éveillent chez Vincent à la fois intérêt et craintes. L’entreprise avance pas-à-pas pour démontrer son modèle, il ne faut pas tout chambouler.

Team for the Planet s’adapte aux profils des innovateurs, et cela permet de créer des relations de confiance. En février 2024, quelques semaines après l'investissement de TFTP, une journée est organisée avec toutes les Étoiles pour entrer dans le détail de la licence libre, avec comme objectif d’avoir d’ici le 31/12 une vision plus précise de ce qui pourrait être mis en place comme modèle pour chaque Étoile.

Cela permet à Vincent et son équipe de réfléchir très concrètement à ce modèle.

Pendant ce temps, Capucine commence à chercher le profil complémentaire (CEO) qui rejoindra Vincent. Avec un accent mis sur le réseau commercial dans le secteur maritime.

On est au tout début de l’aventure entre Seaturns et TFTP.

Alors Stay Tuned!