Planète

Makani Power : et pourquoi pas des éoliennes volantes ?

ActualitéClassé sous :développement durable , aéronautique , éolienne

-

Les énergies renouvelables ont le vent en poupe, mais restent assez chères. Certains ont des idées : un ingénieur américain a utilisé sa passion pour le kitesurf pour développer une éolienne volante produisant de l'électricité à moindre coût.

Photographie de l'éolienne volante au sol. Les hélices font monter l'engin en altitude jusqu'à ce qu'il vole de lui-même. Une fois en l'air, le vent et les mouvements circulaires de l'éolienne font tourner les hélices. Ce mouvement est alors utilisé pour produire de l'électricité. © Makani Power

Le vent est actuellement exploité pour produire de l'électricité grâce à des éoliennes. Cependant, des contraintes techniques limitent leur taille. Bien qu'elles puissent atteindre 100 m de hauteur au niveau du rotor et que les pales puissent culminer à 180 m, elles ne peuvent pas exploiter efficacement les vents d'altitude. Pourtant, ces vents présentent l'avantage de souffler avec constance et régularité. Les coûts de fabrication et de maintenance des éoliennes classiques, dont certaines peuvent peser 250 tonnes, sont particulièrement importants. Cette technologie reste actuellement peu rentable, notamment par rapport à la production de l'électricité à partir d'énergie fossile.

Face à ce constat, Makani Power a décidé de développer un engin qui pourrait exploiter les vents d'altitude (plus forts) avec un coût de fabrication et de maintenance relativement faible. Pour y parvenir, cet ingénieur s'est inspiré de l'aérodynamique des ailes de kitesurf. Il a développé une éolienne volante en fibres de carbone, sorte de cerf-volant, ressemblant à un avion et dont l'envergure est de 8 mètres. Les ailes sont surmontées par deux hélices motorisées utilisées pour faire prendre de l'altitude à l'engin à la manière d'un hélicoptère. Une fois l'éolienne calée dans le vent, les moteurs s'arrêtent. La structure se met à planer d'elle-même comme un cerf-volant. À partir de ce moment, le vent fait tourner les hélices qui sont maintenant utilisées pour produire un courant électrique, transmis au sol par l'intermédiaire d'un câble. Le moteur électrique devient donc un générateur


Le 3 mai 2012, les ingénieurs de Makani Power ont testé avec succès le premier vol totalement autonome, du décollage à l'atterrissage, d'une éolienne volante de 8 m d'envergure. © Makani Power

L'aérodynamique des ailes de kite­surf a également été utilisé pour forcer l'éolienne à effectuer sans cesse des cercles dans le ciel tout en restant perpendiculaire à la direction du vent. Ces déplacements permettent au dispositif de rester en l'air sans aide extérieur. Ils sont également responsables d'un deuxième phénomène : la vitesse apparente du vent au contact des hélices est plus de 10 fois supérieure à sa vitesse réelle. Lors d'un vol de test, une éolienne composite de 8 mètres d'envergure a pu fournir une puissance de 5 kW. Une aile de 26 mètres d'envergure est en cours de développement. Elle pourrait avoir une production de 600 kW, soit un tiers de ce que peut produire une éolienne classique.

Les éoliennes volantes : de faibles coûts de production

Les avantages de l'éolienne volante par rapport aux modèles classiques sont nombreux. La hauteur de fonctionnement de la turbine volante est fixée par la longueur du câble mais elle peut largement dépasser les limites d'un dispositif fixé au sol. Puisque l'aile coûte moins chère en composants et en matériaux qu'une éolienne classique, l'énergie produite serait peu onéreuse et pourrait concurrencer l'électricité vendue par les centrales thermiques. Le dispositif aérien nécessite également moins de construction au sol et peut être facilement employé en offshore. Il suffit de relier les ailes à de simples bouées pouvant être placées à plusieurs kilomètres des côtes et en eaux profondes. En effet, aucune fondation en béton n'est requise comme c'est le cas pour les éoliennes classique.

Cette photographie est un photomontage mettant en évidence le mouvement circulaire de l'éolienne lorsqu'elle est en vol et exposée aux vents. Ce mouvement lui permet de rester en l'air et perpendiculaire à la direction du vent

Que certains se rassurent, un programme de sécurité équipera les éoliennes volantes. En cas de problèmes, des capteurs et un ordinateur seront capables de mettre les moteurs en route et de poser l'engin en sécurité.