Aux États-Unis, le secteur de l’éolien en mer se heurte à un obstacle technologique de taille : créer des éoliennes capables de résister aux cyclones tropicaux. Avec des objectifs ambitieux de 30 gigawatts de nouvelles installations d’ici 2030 et 110 gigawatts d’ici 2050, l’adaptation des infrastructures aux conditions météorologiques extrêmes devient une priorité absolue. Une étude récente met en lumière les lacunes actuelles dans la compréhension de l’impact des phénomènes météorologiques violents sur les éoliennes en mer et souligne l’urgence d’améliorer les modèles et les données pour adapter les normes de conception.
Les normes actuelles de conception des éoliennes offshore, établies par la Commission Électrotechnique Internationale, ne prennent pas suffisamment en compte la complexité des impacts des conditions météorologiques extrêmes sur les turbines.
«Les impacts des conditions météorologiques extrêmes sur les éoliennes offshore ne sont pas pleinement compris par l’industrie. Les fabricants conçoivent les éoliennes sur la base de normes internationales, mais de meilleurs modèles et données sont nécessaires pour étudier les impacts des conditions météorologiques extrêmes afin d’informer et de réviser les normes de conception» a commenté Jiali Wang, auteur principal de l’étude.
L’apport des technologies avancées de modélisation
L’étude, publiée dans le Journal des énergies renouvelables et durables, examine de manière critique les technologies d’observation des tempêtes tropicales et les modèles avancés basés sur la physique et les données. Les chercheurs ont mis en évidence le potentiel des réseaux neuronaux profonds pour améliorer la précision des prédictions météorologiques à petite échelle. Ces techniques permettent de réduire l’échelle des données régionales existantes à des données ponctuelles, offrant ainsi une résolution supérieure.
De plus, l’utilisation de méthodes d’apprentissage automatique pour les prévisions dynamiques du potentiel de réchauffement s’avère prometteuse pour mieux prédire l’intensité des tempêtes. «Nous avons besoin de modèles qui abordent les problèmes à très petite échelle, comme la compréhension de ce qui se passe d’une turbine à l’autre» a t-il souligné.
Les défis de la collecte de données en conditions extrêmes
La collecte de données précises pendant les événements météorologiques extrêmes reste un défi majeur. Les satellites et autres technologies de télédétection, bien qu’utiles, présentent des limitations. «Les satellites et autres technologies de télédétection capables de scanner une région de manière autonome sont utiles pendant les conditions météorologiques extrêmes, mais leur précision peut être affectée par de fortes pluies, et ils ne peuvent pas fournir d’informations sur le vent à plusieurs altitudes comme les hauteurs de rotor» a expliqué le scientifique.
Cette limitation souligne la nécessité de développer des méthodes de collecte de données plus robustes et diversifiées pour obtenir une image complète des conditions affectant les éoliennes offshore pendant les tempêtes.
L’impact complexe des tempêtes sur les éoliennes
L’étude met en lumière la complexité des interactions entre les différents éléments d’une tempête et leur impact sur les éoliennes offshore.
«Les vents forts et les vagues sont tous deux dommageables, car les vagues peuvent créer de l’énergie qui peut entraîner des courants océaniques. Ces trois composantes – vent, vagues et courants océaniques – peuvent provenir de et aller dans différentes directions. Ce phénomène, connu sous le nom de désalignement, rend la turbine plus vulnérable.» a indiqué pour conclure Jiali Wang.
Cette observation souligne l’importance d’une approche holistique dans la conception des éoliennes offshore, prenant en compte non seulement la force du vent, mais aussi les interactions complexes avec les vagues et les courants marins.
Légende illustration : une tempête se prépare au loin
Article : ‘Modeling and observations of North Atlantic cyclones: Implications for U.S. offshore wind energy’ / ( 10.1063/5.0214806 ) – American Institute of Physics – Publication dans la revue Journal of Renewable and Sustainable Energy
