Les plaines allemandes pourraient un jour exploiter l’énergie du vent ! Des chercheurs travaillent actuellement sur le lancement de cerfs-volants à basse altitude afin de convertir l’énergie cinétique en électricité.
Le Kitesurf est devenu un sport nautique de traction à la mode, avec un nombre croissant d’amateurs qui participent à cette activité, un croisement entre une planche à voile et un cerf-volant. Ainsi, quand le vent s’engouffre dans la voile, le surfeur réalise un saut de plusieurs mètres en l’air.
Selon les chercheurs, le kite moderne est susceptible de devenir beaucoup plus qu’un simple matériel de sport et a le potentiel de devenir un engin producteur d’énergie. Les mouvements aériens du cerf-volant acrobatique peut être utilisé pour entraîner un générateur, qui à son tour pourra convertir cette énergie cinétique en électricité.
L’idée est venue d’une société berlinoise spécialisée dans l’énergie du vent, NTS GmbH. Pour concrétiser leur concept, elle a fait appel à l’Institut Fraunhofer pour les techniques de production et d’automatisation IPA, de Stuttgart. Les partenaires du projet ont l’intention d’utiliser leur nouvelle méthode pour exploiter la puissance des vents forts à des altitudes pouvant atteindre jusqu’à 500 mètres d’altitude.
Une "Centrale à cerf-volant"
"Les cerfs-volants volent à une hauteur de 300 à 500 mètres, et sont donc parfaitement positionnés pour accrocher des vents violents. D’une longueur d’environ 700 mètres, les câbles reliant les cerfs-volants aux véhicules ont pour mission de tracter ces derniers sur des rails. Un générateur va alors convertir l’énergie cinétique des véhicules tractés en énergie électrique. Les contrôles et les dispositifs de mesure sont positionnés sur les véhicules" a expliqué Joachim Montnacher, ingénieur à l’IPA.
Par rapport à la technologie des éoliennes qui repose sur des turbines rotors, cette technologie offre un certain nombre d’avantages. Alors que la vitesse du vent tend vers zéro au niveau du sol, elle augmente considérablement avec l’altitude. A une hauteur de 100 mètres, la vitesse du vent est d’environ 15 mètres par seconde ; à 500 mètres, elle dépasse les 20 mètres par seconde.
"Le rendement énergétique d’un cerf-volant dépasse de loin celui d’une éolienne, dont le rotor tourne à une hauteur maximale de 200 mètres. Doubler la vitesse du vent, c’est générer 8 fois plus d’énergie", a précisé J. Montnacher. "Selon les conditions de vent, 8 cerfs-volants avec une surface totale de 300 m2 sont l’équivalent de 20 éoliennes conventionnelles d’un puissance d’ 1 MW."
Des vents plus constants à 500 mètres
Les cerfs-volants n’ont pas comme les éoliennes classiques à se préoccuper de la constance du vent, parce que plus on s’élève, plus il y a des phénomènes venteux. Les chiffres pour l’année écoulée montrent qu’à une hauteur de 10 mètres, il y a seulement 35% de chance que des vents atteignent 5 mètres par seconde, mais à 500 mètres, cette probabilité monte à 70%. Ce constat rend possible la production d’énergie éolienne en plaine. Un autre avantage concerne bien évidemment le coût. Ce système reste en effet beaucoup moins cher à construire car il ne nécessite pas d’éléments lourds comme la nacelle ou le rotor, pesant des centaines de tonnes.
Les manœuvres de vol permettent de générer une grande puissance de traction allant jusqu’à 10 kilonewtons (kN) – ce qui signifie qu’un cerf-volant de 20 mètres carrés a la capacité de tracter une tonne. Chaque véhicule est donc tiré par un mécanisme de vol différent avec des figures sinusoïdales ou en forme de huit.
Sur un site d’essais basé en Mecklembourg-Poméranie occidentale, les chercheurs des 2 entités ont pu envoyer un cerf-volant pour un voyage inaugural le long d’une piste rectiligne de 400 mètres de long.
Une télécommande semblable à celle utilisée pour piloter des modèles réduits d’avion a été utilisé pour contrôler manuellement le cerf-volant. Les experts veulent maintenant reconfigurer la piste d’essai en boucle fermée. Des ordinateurs seront éventuellement utilisés pour obtenir un contrôle entièrement automatisé des cerfs-volants.
"Selon nos simulations, nous pourrions utiliser une piste couvrant un total de 24 cerfs-volants en mesure de produire 120 gigawatt-heures par an (4 GWh/an). En comparaison, une éolienne de 2 mégawatts produit environ 4 GWh/an. Ainsi, un seul système NTS pourrait remplacer 30 aérogénérateurs de 2 mégawatts et alimenter environ 30.000 foyers" a affirmé Guido Lutsch, directeur général de NTS GmbH.
Après des vols d’essai réussis sur la piste de démonstration, les partenaires du projet se disent confiants sur la validation de leur modélisation informatique. Les premiers investisseurs auraient déjà embarqué à bord !
une version probablement plus simple que celle de makani à mettre au point mais la durée de vie de l’aile reste limité, les UV sont redoutable pour ce genre de tissus, les chimiste devront fabriquer à nouveau des nylons plus résistant. un retour de 50 ans en arrières.
je ne vois pas du tout ce que vous voulez dire avec cette phrase de votre article : “Par rapport à la technologie des éoliennes qui repose sur des turbines,” Il y a rien de la technologie turbine dans les éoliennes !!!! mais seulement “hélice + générateur de courant électrique”
Pendant que nous en France nous regardons passer la caravanne , L’allemagne et les Etats unis font de la recherche et de l’innovation , et surtout, mettre les idées sur le terrain .ça en France c’est impossible…
Le projet KITEGEN est bien plus élaboré que celui ci … Les tissus actuel resistent très bien aux UV … ceux sont les mêmes que ceux utilisés en voile, le vrai problème est plutôt celui de l’espace aérien et de la cohabitation avec l’aviation civile et militaire. Les cerfvolants ont d’énormes avantage vis à vis des éoliennes : – Infrastructure lourde au raz du sol (pas de mat disgracieux – réparation au sol) – Rapport Quantité de matière utilisée / Production d’énergie très faible – Gradiants de vent augmentant avec l’altitude – Pas de détérioration du paysage (quand il n’y a pas de vent les kites sont à la “maison”) – Potentiel d’innovation encore très fort
Pour contrôler les kites Makani utilise des algorithmes développés pour calculer la trajectoire des missiles anti-missiles et a le soutien des ingénieurs de Google qui est un de leurs actionnaires… Donc je dirais que passer de la fibre de carbone rigide au nylon qui change de forme ça me parait au contraire plus compliqué
autant pour la traction de navires la solution de voile parait prometteuse, autant là je suis dubitatif. 400 m de voie ferrée x 24 voiles pour l’équivalent de production de 30 éoliennes de 2MW : l’emprise au sol parait assez lourde. Quid de l’orientation au vent du système ? la voile ne tracte que dans une certaine fenetre / orientation rails ? Pb d’usage avec l’aviation civile et militaire…
le projet ressemble beaucoup à une adaptation de kite gen mais de manière bien plus simple au lieu d’une roue immense difficile à construire un rail circulaire remplirait aussi bien la fonction pour bien moins chère, pour le nylon je maintien ce que j’ai dis ça ne supporte pas les UV le principe est de produire de l’électricité pendant des mois, des années … les voiles seront cuites en quelques semaines.
D’ailleurs Corwin Hardham, un des deux fondateurset fan de kite surf, vient de dcd (38 ans), même si la suite est assurée.
Encore une fois, ce n’est pas du journalisme, juste de la pub. Bientôt on ne pourra plus faire la différence… Certes les principes sont vrais. Il y a des atouts, Mais… Il y a totale incompatibilité d’usage entre cerfs-volants et aviation, mais pas seulement. Vibrations aerodynamiques sur un très large périmètre, volume d’emprise énorme, résulat d’une défaillance, automatisation du lancement et de la rétractation, interaction entre plusieurs ailes, etc.