Exploitée depuis des siècles, l’énergie éolienne constitue une alternative durable aux combustibles fossiles. Non seulement c’est une énergie renouvelable et inépuisable, mais aussi sa production n’émet pas de gaz à effet de serre ni de polluant. Les éoliennes présentent toutefois quelques inconvénients, car elles ne peuvent pas assurer une production constante d’électricité. En moyenne, elles ont un rendement énergétique allant de 30 à 50 %, et celui des modèles sans pales est généralement inférieur à celui des modèles classiques. Selon une étude effectuée par des chercheurs de l’Université de Glasgow, une nouvelle conception pourrait cependant maximiser la puissance des éoliennes sans pales et c’est ce que nous allons découvrir dans cet article. Les résultats de leur recherche ont été publiés dans la revue Renewable Energy.
Les éoliennes sans pales au centre de l’étude
Les chercheurs ont choisi d’étudier les éoliennes sans pales, car ils sont convaincus qu’il est tout à fait possible d’exploiter pleinement leur potentiel en matière de production d’énergie. De plus, par rapport aux modèles standard, elles sont beaucoup plus avantageuses, dans la mesure où elles sont plus silencieuses, occupent moins d’espace et nécessitent moins d’entretien en raison de leur conception plus simple. Pour rappel, les éoliennes sans pales ne fonctionnent pas de la même manière que celles traditionnelles à pales. Elles sont constituées de mâts cylindriques élancés qui oscillent comme un lampadaire au gré du vent, et fonctionnent selon un principe appelé « Vibrations Induites par Vortex (VIV) ». Le mouvement du vent génère des vortex qui induisent des oscillations latérales du mât, créant des vibrations. Ces dernières sont par la suite converties en électricité, via un générateur linéaire placé à la base du dispositif.
Des simulations informatiques pour des conceptions plus performantes
Les chercheurs ont réalisé des simulations informatiques, afin d’identifier les conceptions les plus performantes pour les futurs modèles. Les études réalisées sur des milliers de conceptions leur ont permis d’identifier le « point idéal », permettant de maximiser la production d’énergie sans compromettre la résistance de la structure. « Nous avons identifié le point médian idéal entre les variables de conception pour maximiser la capacité des éoliennes à pales à produire de l’électricité, tout en préservant leur résistance structurelle », souligne le Dr Wrik Mallik.
Il ajoute que cette étude leur a également permis de démontrer que la structure la plus efficace en termes d’extraction d’énergie n’est pas forcément celle qui produit la plus grande puissance. Les scientifiques affirment que, contrairement aux études précédentes s’appuyant sur une modélisation informatique haute fidélité ou des modèles analytiques simplifiés, leur approche permet d’explorer rapidement les relations complexes entre la géométrie des mâts, la puissance de sortie et la sécurité structurelle.
La conception idéale d’une éolienne sans pales
D’après les résultats de l’étude, la conception idéale serait un mât de 65 cm de diamètre et de 80 cm de longueur. Cette configuration permettrait d’atteindre une puissance de sortie de 460 W, tout en préservant l’intégrité structurelle. Ce qui, selon les chercheurs, constitue une découverte importante pour la mise en œuvre pratique des éoliennes sans pales. Ils expliquent que cet équilibre optimal entre puissance et robustesse pourrait fournir en toute sécurité une puissance remarquable de 460 W, surpassant largement les prototypes actuels qui atteignent environ 100 W.
Par ailleurs, ils estiment que leur méthodologie pourrait permettre de dimensionner les éoliennes à pales flottantes pour produire environ 1 000 W et même plus. « Nous espérons que cette recherche incitera l’industrie à développer de nouveaux prototypes d’éoliennes à pales flottantes en démontrant clairement la conception la plus efficace », a déclaré le professeur Sondipon Adhikari. Plus d’informations sur gla.ac.uk.
