Des scientifiques de l’EPFL ont réussi à améliorer l’efficacité des éoliennes à axe de rotation vertical. Moins bruyants et prenant moins de place, ils pourraient à terme concurrencer les modèles traditionnels.
Karen Mulleners, professeure assistante à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), s’intéresse aux éoliennes à axe de rotation vertical, dont les pales perpendiculaires au sol tournent comme un carrousel autour de la tige centrale. Cette forme leur donne le nom d’éoliennes de type H.
Pour une même longueur de pale, elles prennent trois fois moins de place que les éoliennes classiques et sont trois fois moins bruyantes. Ils sont également moins dangereux pour les oiseaux en raison de leur rotation plus lente et plus prévisible, indique mercredi le Fonds national suisse (FNS) dans un communiqué.
Nos données montrent que nous pourrions probablement atteindre, voire dépasser, à la fois la durée de vie et l’efficacité des éoliennes conventionnelles.
Cependant, un défi physique a jusqu’à présent ralenti leur développement : leur axe de rotation est perpendiculaire au vent, l’angle entre celui-ci et les pales varie constamment. Dès que le vent atteint une certaine vitesse, ils deviennent sujets au phénomène de « décrochage dynamique », générant des tourbillons et des turbulences. Les installations classiques, tournant dans l’axe du vent, ne rencontrent pas ce problème.
Une installation miniature
Afin de limiter le décrochage dynamique de ces éoliennes, l’équipe de Karen Mulleners a installé un dispositif permettant de changer l’inclinaison des pales. Pour ce faire, les scientifiques ont installé des moteurs qui font tourner partiellement les pales sur elles-mêmes lorsqu’elles tournent autour de l’axe de l’éolienne.
« Un bateau a besoin d’un équipage qui règle les voiles pour maintenir sa trajectoire au près », illustre Sébastien Le Fouest, premier auteur de l’étude, cité dans le communiqué. « En équipant les pales des éoliennes de petits moteurs, on leur donne un capitaine pour qu’elles puissent elles aussi s’adapter aux conditions », précise-t-il.
Cependant, les flux générés autour d’une éolienne de type H en fonction du vent sont compliqués à prévoir et à modéliser. Le groupe lausannois a donc créé une éolienne miniature monopale en soufflerie. Des capteurs ont été installés pour mesurer l’énergie produite.
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Prototype industriel
L’équipe a ensuite testé des milliers de conditions à l’aide d’un algorithme dit génétique, qui applique la logique de sélection naturelle aux paramètres testés. Cette méthode sélectionne les réglages qui aboutissent à un compromis optimal entre le meilleur rendement électrique et la préservation de la structure de l’éolienne.
Les scientifiques ont ainsi pu tripler le rendement de l’éolienne du laboratoire. « Nos données montrent que nous pourrions probablement atteindre, voire dépasser, à la fois la durée de vie et le rendement des éoliennes classiques », conclut Sébastien Le Fouest.
Une collaboration a déjà été lancée avec une entreprise en Suisse pour tester ces résultats sur un prototype industriel. Ce travail est publié dans la revue Nature Communications.
ats/jtr
