Nous avons tous entendu parler d’innovation hors du commun comme l’avion Solar Impulse ou encore le projet Loon de Google. Mais qu’en est-il dans le domaine de la production d’énergie ? Quelles sont les innovations futuristes sur lesquelles travaillent certains chercheurs à l’heure actuelle pour répondre à nos besoins énergétiques futurs ?
Nous allons, à travers cette série d’articles, découvrir quelques concepts innovants dans la production de l’énergie. Notre premier épisode s’intéressera à l’énergie du vent. Certes, la première image que l’on s’imagine est l’éolienne, mais de nouvelles idées ont surgi ces dernières années, et nous allons voir que certaines ne manquent pas d’imagination…
Et si l’ éolienne prenait de la hauteur ?
L’un des procédés consiste à mettre à haute altitude de grandes voiles reliées au sol via un câble. Le vent s’engouffre alors dans les voiles ce qui crée une tension dans le câble qui s’enroule et se déroule. Ces mouvements sont ensuite exploités par une génératrice pour produire de l’électricité. La difficulté majeure réside dans le système automatisé nécessaire au contrôle de la trajectoire des cerfs-volants pour que les voiles restent dans des conditions optimales. C’est sur cette idée que s’est développée la technologie de Kite Power, SkySail ou encore KiteGen.
L’autre procédé, le Airborne wind turbine, a été inventé par la société Makani Power rachetée par Google en 2013. Ce drone, qui a la forme d’un planeur, décrit des trajectoires circulaires dans le ciel. Les éoliennes situées sur les ailes du drone sont alors soumises au vent et entrainent des turbines qui génèrent l’électricité transportée jusqu’au sol via un câble conducteur. La trajectoire du planeur est optimisée via un algorithme pour orienter l’appareil dans le sens optimal du vent. À l’avenir la compagnie souhaite commercialiser des modèles de 5MW (à des altitudes d’environ 250m) pouvant avoir un facteur de charge(1) de 60% contre 40% pour les éoliennes offshore qui sont celles ayant le meilleur facteur à l’heure actuelle. Ces performances se justifient par la force et la régularité des vents à haute altitude : en doublant la vitesse du vent, on multiplie par 8 l’énergie produite.
De plus, ce système est installable dans de nombreuses zones inaccessibles aux éoliennes conventionnelles limitées par les conditions de vents et il est moins coûteux en termes d’installation et de maintenance (il élimine notamment 90% des matériaux utilisés pour les éoliennes conventionnelles).
Pour voir cette innovation en action c’est par ici :
Et si on enlevait quelques pales ?
La start-up espagnole Vortex Bladeless a imaginé un prototype d’éolienne à axe horizontal qui fonctionne sans pales : le modèle est constitué d’un mat en fibre de verre et de carbone à la forme légèrement conique qui produit de l’électricité à partir des vibrations du mât dues aux vortex (courant d’air tourbillonnaires). Le mouvement d’oscillation est augmenté grâce à des anneaux magnétiques implantés à la base du mât. Cette énergie mécanique est ensuite transformée en énergie électrique.
Vortex a conçu 3 modèles différents associés à différents usages (particulier et industriel) : Vortex Atlantis (3m, 100 watts), Vortex Mini (12,5m, 4kW), Vortex Gran (170m, 1MW). Vortex espère pouvoir mettre son grand modèle sur le marché en 2018. La densité au km2 de ces éoliennes pourrait être doublée par rapport aux tripales qui ne peuvent pas être aussi serrées. En conséquence, la surface exploitable est optimisée ce qui permet de compenser la baisse de 30% de productivité par rapport à une éolienne traditionnelle.
De plus, le coût de l’énergie produite pourrait être réduit d’environ 40% notamment grâce à un coût de fabrication réduit de moitié (53%), une baisse drastique des coûts de maintenance, une réduction de l’impact écologique (empreinte carbone diminuée de 40%), visuel et sonore.
Offshore c’est bien, Far shore c’est mieux…
Les éoliennes « far shore » sont une nouvelle catégorie d’éoliennes pouvant être installées à des profondeurs plus importantes que les éoliennes offshore conventionnelles dites « posées » (300m contre 40m environ). Selon la technologie utilisée, elles peuvent être dites : semi-flottantes, flottantes ou encore semi-submersibles. L’éolienne reste assez classique mais elle est installée sur un flotteur, ce sont donc principalement la fondation et l’ancrage qui diffèrent mais pas l’éolienne en elle-même.
Ces éoliennes peuvent être installées plus loin des côtes, généralement une trentaine de kilomètres contre 15 actuellement ce qui permet d’être exposées à des vents plus forts et plus réguliers, d’obtenir un facteur de charge plus important et d’étendre les zones d’installation possibles. Le PTE (potentiel techniquement exploitable) de l’éolien flottant est estimé à 600 GW en Europe contre 250 GW pour l’éolien posé. Bien que l’éolien posé reste majoritaire actuellement, l’éolien flottant pourrait devenir la plus importante source d’énergie marine renouvelable bien avant 2050 si les chercheurs arrivent à diminuer les coûts de cette technologie.
Voici quelques projets initiés ces dernières années :
- Hywind en Norvège : la société Statoil a annoncé qu’elle allait installer le premier parc d’éoliennes flottantes au monde en Écosse (5 éoliennes de 6MW installées à 25km des côtes à des profondeurs de 95 à 120m et réparties sur 4 km2). Le facteur de charge espéré est de plus de 50%.
Source : statoil.com
- WindFloat au Portugal : ce projet porté par EDP et le bureau d’études Principle Power est constitué d’éoliennes attachées à une base en bêton via un câble.
Source : dynamicsustain.com
- VertiWind en France : porté par Technip et EDF Energies Nouvelles et utilisant une éolienne verticale de la société Nénuphar. Cette société a longuement fait évoluer son prototype pour finalement proposer en 2016 une double éolienne contrarotative flottante à axe vertical.
Source : nenuphar-wind.com
- Floatgen en France : la construction de l’éolienne conçue par Ideol et constituée d’un flotteur carré, en béton sur lequel seront installés un mât et une turbine de 2 MW a été initiée début juin 2016. Une fois construite elle sera remorquée vers le site d’essais en mer Sem-Rev.
Source : ec-nantes.fr
Alors, surpris ? Pour encore plus d’idées hors du commun qui pourraient révolutionner la production verte d’électricité, rendez-vous au prochain épisode dans lequel nous parlerons de l’énergie solaire …
(1)Facteur de charge : rapport entre l’énergie électrique effectivement produite par un appareil sur une période de temps donnée et l’énergie qu’il aurait produit s’il avait fonctionné à sa puissance nominale durant toute la période.
Sources :
http://www.courantpositif.fr/eoliennes-volantes-lavenir-de-lenergie-est-dans-le-ciel-2/
http://www.connaissancedesenergies.org/interview-leolien-flottant-en-4-questions-150319
http://www.connaissancedesenergies.org/des-eoliennes-semi-flottantes-au-large-120207
Article très intéressant qui nous fait découvrir de nouveaux concepts qui semblent fort prometteurs.
Chapeau pour les idées. Le lobby des éoliennes fixes va souffrir, et c’est tant mieux.
Super intéressant, de nouveau !