Les éoliennes pourront bientôt utiliser des essaims de drones pour résoudre la «prise de tête» de la turbulence éolienne en aval de leur localisation et identifier les lieux les plus efficaces pour installer des éoliennes grâce à une équipe de chercheurs suisses.

Les parcs éoliens offshore et sur terre semblent faire partie du mix de la future production mondiale d’énergie, mais pour être durables, les parcs éoliens multi-mégawatt à grande échelle doivent être rendus aussi économiquement efficaces que possible.

Chercher où placer les turbines dans un parc éolien est actuellement un énorme casse-tête pour les gestionnaires et les financiers en raison d’un phénomène connu comme «l’effet de sillage» (wake effect). A mesure que le vent se déplace à travers une turbine, le flux d’air diminue en puissance, se propage et crée des turbulences (comme le sillage d’un bateau). Cela peut diminuer les puissances en sortie des turbines en aval de 40% et provoquer l’usure des pièces.

Le principal défi consiste à placer les turbines dans des endroits situés dans une zone disponible qui minimiseront l’impact que chaque turbine a sur la capacité de production d’énergie de l’autre. En même temps, les coûts des infrastructures telles que les câbles électriques doivent également être réduits au minimum, de sorte que les turbines doivent être espacées aussi étroitement que possible dans les limites de l’effet de sillage.

Jusqu’à présent, les gestionnaires de parcs éoliens ont dû compter sur des formules mathématiques, des essais en soufflerie et des modélisations informatiques pour guider le placement des éoliennes individuelles. Mais bien sûr, une soufflerie ne peut pas capturer les comportements complexes du vent sur une parcelle de terrain réelle au fil du temps.

Pour atteindre le maximum d’efficacité, il existe un besoin urgent d’outils qui peuvent être utilisés pour effectuer des mesures précises et pour créer des simulations précises de différents emplacements d’éoliennes.

Une équipe interdisciplinaire d’experts en matière de matériel et de logiciels spécialisés en aérodynamique, en physique des flux atmosphériques, en technologie de l’énergie et en sciences des matériaux de l’Institut Fédéral Suisse de Technologie a mis au point un nouveau drone avec une série de capteurs capables de recueillir des données précises sur le terrain de surfaces complexes et les flux d’air dans les parcs éoliens.

Les chercheurs sont les premiers à développer et à tester sur le terrain un drone instrumenté capable de mesurer en détail l’écoulement d’air près et sous le vent d’un parc éolien.

«Ces mesures accéléreront le développement d’outils de simulation pouvant être utilisés pour optimiser le positionnement des éoliennes dans les parcs éoliens terrestres et offshore», a déclaré le chercheur principal Ndonga Chokani.

A ce stade, le drone fonctionne comme une sonde aérodynamique à sept capteurs et à réponse rapide, qui peut effectuer des mesures de vent à résolution dans le temps. Il est basé sur la technologie de mesure déjà utilisée dans les centrales électriques traditionnelles, qui a été développée à l’origine à l’Institut Fédéral Suisse de Technologie.

Maintenant que les chercheurs ont prouvé le concept, ils espèrent étendre les capacités des drones. Leur prochaine étape consistera à tester plusieurs drones instrumentés volant en essaim pour effectuer des mesures simultanées.

http://meetings.aps.org/Meeting/DFD16/Session/E2?showAbstract

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