Etude du vieillissement électro-mécanique des câbles dynamiques dédiés aux plateformes offshores flottantes pour les énergies marines renouvelables // Study of Electromechanical Aging of Dynamic Cables Used in Floating Offshore Platforms for Marine Renewa

La stratégie énergétique mondiale et européenne s'est tournée depuis quelques décennies vers la production d'énergies renouvelables, notamment l'éolien et le photovoltaïques. Ainsi, la loi sur la transition énergétique prévoit de porter la part d‘énergies renouvelables à 32 % de la consommation totale d'énergie d'ici à 2030. De par sa position stratégique en terme de taille de domaine maritime, la France s'est vue demander par l'UE des objectifs de production en Énergie Marine Renouvelable (EMR) à 40 GW d'ici à 2050 (contre seulement 1,5 GW en 2024). Ainsi, depuis quelques années on constate au niveau mondial une émergence de projets offshore de centrales éoliennes et solaire flottantes. Le fait de rendre flottantes les installations offshore offre plusieurs avantages : une réduction des emprises sous-marines, de nouvelles opportunités d'installation dans des zones où les fonds marins sont profonds ou accidentés, des installations possibles en haute mer.
Le verrou technologique et scientifique principal des plateformes flottantes concerne le câble d'export de l'énergie produite. Bien que quelques installations offshores flottantes soient mises en service, chaque câble est un prototype. En effet, ces câbles de puissance sont soumis aux aléas de la houle ('câbles dynamiques') et doivent être simultanément souples et robustes. Par ailleurs, l'éloignement en haute mer (distance > 60 km) des fermes de production offshore nécessite de revoir la stratégie classique de transport de l'énergie en alternatif vers un transport en haute tension continue pour limiter les pertes dans les câbles. Peu de retours sur la fiabilité de ces câbles dynamiques sont disponibles et les standards de test pour la valider manquent. En ce qui concerne le transport d'énergie 'longue distance' en courant continu, il n'existe aujourd'hui dans le monde aucun projet qui soit encore réalisé.
Ces freins sont liés à la soumission des matériaux pendant le fonctionnement à des contraintes simultanées (électrique, mécanique, environnementales), où les effets de la composante mécanique et les effets combinés des trois contraintes sont difficiles à caractériser, appréhender et modéliser. Il s'agit, d'une part, des matériaux métalliques qui rentrent dans la composition du câble (conducteur, armure), mais également des matériaux diélectriques qui composent son système d'isolation. Ce sont ces derniers qui sont concernés par le sujet de thèse proposé.
Le travail proposé vise une étude complète des matériaux isolants des câbles dynamiques, mêlant à la fois les contraintes mécaniques subies par le câble, les contraintes électriques et les contraintes maritimes. Il comportera des aspects expérimentaux et de simulation liés à la mise en œuvre de moyens d'essai, à l'évolution des propriétés des matériaux (recherche et définition de marqueurs de vieillissement) et à la mise en place d'une technique de caractérisation ultrasonore dédiée aux isolants électriques.
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For several years, the global and European energy strategy has been focused on renewable energy production, particularly wind and solar power. The French Energy Transition Law aims to increase the share of renewable energy to 32% of total energy consumption by 2030. Given its strategic position in terms of the size of its maritime domain, France has been asked by the EU to achieve Marine Renewable Energy (MRE) production targets of 40 GW by 2050 (compared to only 1.5 GW in 2024). Consequently, in recent years floating offshore wind and solar power plant projects have emerged worldwide. Floating offshore installations offer advantages as a reduction of underwater footprint, new installation opportunities in areas with deeper or more rugged seabeds, and the possibility of installations in the open sea.
The main technological and scientific challenge of floating platforms concerns the export power cable. Although several floating offshore installations are operational, each cable is a prototype. Indeed, these power cables are subject to the vagaries of waves ('dynamic cables') and must be both flexible and robust. Furthermore, the remoteness of offshore power farms in the open sea (distance > 60 km) requires to shift from the traditional AC power transmission strategy to high-voltage direct current transmission for limiting cable losses. Little data is available on the reliability of these dynamic cables, and testing standards for validation are lacking. Regarding 'long-distance' direct current power transmission, no projects have yet been implemented worldwide.

These limitations are triggered by the simultaneous stresses (electrical, mechanical, and environmental) that materials used for dynamic cables endure during operation, where the effects of the mechanical component and the combined effects of these three stresses are difficult to characterize, understand, and model. This concerns, on one hand, the metallic materials that make up the cable (conductor, armor), and on the other hand, the dielectric materials that comprise its insulation system. It is the latter that are the focus of the proposed thesis.
The proposed work aims for a comprehensive study of the insulating materials of dynamic cables, combining the mechanical stress experienced by the cable, electrical stress and marine stress. The work will include experimental and simulation aspects related to the implementation of testing equipment, the evolution of material properties (research and definition of aging markers), and the development of an ultrasonic characterization technique for electrical insulators.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral

Université de Montpellier

166 I2S - Information, Structures, Systèmes

Titulaire d'un Master 2 ou d'un diplôme d'ingénieur, l'étudiant devra avoir des compétences dans les domaines suivants: - Physique appliquée (matériaux isolants, thermique, mécanique des fluides, modélisation,…) - Instrumentation, électronique de base... - Notions de simulation par des méthodes numériques
The candidate must have an MSc or an equivalent diploma and posses skills in the following domains : - Applied physics (insulating materials, thermal transfer, fluid mechanics, modeling...) - Instrumentation, basic electronics - Notions on simulation using numerical methods