La conception d'une éolienne sans pales oscillantes génère 1 000 W d'électricité

Les simulations de milliers de conceptions réalisées par une équipe dirigée par le Dr Wrik Mallik de la James Watt School of Engineering de l'Université de Glasgow ont révélé le point idéal, permettant de maximiser la production d'électricité sans compromettre la résistance structurelle. Leur rapport est publié dans la revue Renewable Energy .

Les éoliennes à turbine à gaz présentent de nombreux avantages, notamment leur silence, leur faible encombrement et leur maintenance réduite grâce à leur conception simple. Elles sont notamment plus sûres pour les animaux comme les oiseaux. Pour les animaux volants, les pales à rotation rapide des éoliennes classiques peuvent paraître floues, voire invisibles, en raison d'un effet de flou de mouvement, augmentant ainsi le risque de collision.

Pendant longtemps, les éoliennes conventionnelles ont été le principal choix pour convertir le vent en électricité grâce à la rotation des pales, qui à leur tour alimentent un générateur pour produire de l’électricité.

En revanche, les éoliennes à turbine à vent fonctionnent selon un principe complètement différent, appelé oscillation induite par vortex (VIV). Au lieu d'utiliser des pales rotatives, les éoliennes à turbine à vent sont généralement de hauts piliers élancés qui oscillent comme des lampadaires au gré du vent.

Le mouvement du vent crée des tourbillons, qui font osciller toute la structure. Lorsque ce mouvement correspond à la fréquence d'oscillation naturelle de la structure, il est considérablement amplifié. Ce mouvement accru est ensuite converti directement en électricité.

Dans cette nouvelle étude, les ingénieurs ont utilisé des simulations informatiques pour déterminer comment les futures générations de turbines à gaz à cycle combiné (BWT) devraient être construites pour une efficacité maximale. Mallik et ses collègues ont identifié un compromis idéal entre les différentes variantes de conception, qui maximiserait la capacité de la BWT à produire de l'électricité tout en préservant sa résistance structurelle.

L'étude apporte de nouvelles perspectives sur l'impact des dimensions des piliers (comme la hauteur et la largeur) sur la puissance et la résistance structurelle des éoliennes à turbine à gaz. L'équipe a constaté que la conception idéale est un pilier de 80 cm de haut et de 65 cm de diamètre.

Cet équilibre optimal entre puissance et durabilité peut fournir une puissance remarquable de 460 watts, surpassant les prototypes pratiques actuels qui n'atteignent qu'environ 100 watts.

Ces nouvelles découvertes sont particulièrement importantes pour garantir la sécurité des structures face à des vents de 32 à 112 km/h. Selon l'équipe, leur méthode pourrait permettre de développer les éoliennes à turbine à gaz jusqu'à produire 1 000 watts (1 kilowatt) ou plus.