Non classé

Les éoliennes inspirées des insectes offrent 35% plus d'efficacité

Les éoliennes inspirées des insectes offrent 35% plus d'efficacité


Les éoliennes traditionnelles sont excellentes tant que le vent souffle à une certaine vitesse. Désormais, en s'inspirant d'insectes et d'une ingénierie intelligente, les scientifiques ont conçu une nouvelle aube de turbine qui est 35% plus efficace que les turbines traditionnelles. La technologie émergente pourrait révolutionner les technologies éoliennes et les rendre viables là où les vitesses du vent sont sous-optimales.

[Source de l'image:André Karwath via Wikimedia Creative Commons]

Des aubes de turbine

Les principes des éoliennes sont simples en relativité. L'opération entière est presque l'opposé d'un ventilateur. Au lieu d'utiliser l'électricité pour produire une brise, des pales massives exploitent l'énergie du vent pour faire tourner une turbine qui produit de l'électricité.

L'efficacité de la pale dépend de la quantité d'énergie pouvant être extraite du vent. Cependant, faire tourner les lames aussi vite que possible n'est pas la méthode la plus efficace. Les pales sont inclinées de manière à convertir juste assez d'énergie éolienne en énergie mécanique. À un certain moment, prendre trop d'énergie du vent réduit le rendement de la turbine (rendement maximal théorique). Si plus d'énergie est prélevée, les lames commencent à agir comme un mur. Si toute l'énergie est prise, le vent aura une vitesse de zéro et quittera le système avec une énergie nulle.

L'angle des lames est conçu pour maintenir les lames en rotation à une vitesse optimale. Cependant, les pales ne peuvent maintenir la vitesse que sur une certaine plage de vent. En règle générale, les pales sont conçues pour correspondre à la vitesse du vent la plus courante d'une région. Malheureusement, si le vent souffle trop vite ou trop lentement, la production d'énergie de la turbine peut être considérablement affectée.

Créer des éoliennes plus efficaces

Créer une turbine plus efficace est une tâche difficile. Actuellement, il existe quelques aubes de turbine qui peuvent modifier leur angle d'attaque. La technologie à pas variable permet à la turbine de modifier de manière autonome l'angle d'attaque des pales pour maximiser l'efficacité. Bien que le système permette aux éoliennes de fonctionner avec une plus grande plage de vitesses de vent, il est toujours limité par une structure solide.

Pour produire le maximum de puissance, le vent doit frapper les pales à un «angle de tangage» précis pour appliquer juste la bonne quantité de couple à un générateur.

Utiliser des ailes d'insectes pour avancer

Les ailes d'insectes ne sont pas confrontées aux mêmes problèmes que les éoliennes. Au lieu de structures solides, les ailes d'insectes ont des ailes flexibles qui leur permettent de diriger la charge aérodynamique dans le sens de leur vol, augmentant ainsi leur puissance. La capacité naturelle de leurs ailes à se plier réduit davantage la traînée et la fatigue.

Une équipe de chercheurs a décidé de tester à quel point une lame flexible peut être plus efficace. L'expérience impliquait trois systèmes de lames distincts; des structures rigides, semi-flexibles et très flexibles. Chaque turbine avait trois rotors, mais les deux rotors flexibles étaient constitués d'un matériau souple appelé polyéthylène téréphtalate, tandis que le rotor rigide était construit à partir d'une résine synthétique rigide.

Une série d'essais en soufflerie a déterminé que les pales les plus flexibles produisaient beaucoup moins de puissance que leur homologue rigide. Cependant, les lames semi-flexibles produites35% de puissance en plus que la conception solide. Les pales se sont également avérées plus efficaces dans une plus large gamme de conditions de vent.

Qu'est-ce qui rend les lames flexibles tellement meilleures?

Tout comme une turbine traditionnelle, plus le vent souffle vite, plus les pales tournent vite. Cependant, comme le rotor est flexible, le vent plie les pales.

Différentes vitesses de vent modifient le pas de manière variable. Des vitesses plus élevées font tanguer les pales et laissent passer plus de vent. À basse vitesse, les lames peuvent s'aplatir pour extraire autant d'énergie que possible. En conséquence, le rotor est beaucoup plus efficace qu'une conception rigide.

Des défis à surmonter

L'un des plus grands problèmes des éoliennes est de générer un rotor capable de gérer les contraintes environnementales et mécaniques. Pour être une alternative viable, la lame doit être aussi ou plus durable que les lames en fibre de carbone actuelles. De plus, les lames doivent peser une quantité similaire pour réduire davantage les contraintes et être installées dans les structures actuelles sans besoin de renforcement.

La technologie a encore un chemin à parcourir. Cependant, c'est un pas dans la bonne direction pour parvenir à un moyen durable de production d'énergie. La prochaine étape consistera à concevoir une expérience à grande échelle pour déterminer pleinement la viabilité des éoliennes inspirées des insectes.

VOIR AUSSI: Siemens achève les premiers essais mondiaux de pales de turbine imprimées en 3D

Écrit par Maverick Baker


Voir la vidéo: Eoliennes: Une Creusoise donne une maison à Emmanuel Macron