Une meilleure disposition des éoliennes produit des résultats « stupéfiants »

Une équipe de recherche de L’Université du Delaware (USA) a constaté que l’étalement et l’espacement des turbines dans un parc éolien en mer pouvait améliorer les performances de l’ensemble jusqu’à atteindre 33%.

"L’étalement de toutes les rangées s’est révélé incroyablement efficace", a déclaré Christina Archer, professeur agrégé de physique des sciences de la mer, de l’ingénierie et de la géographie à l’UD (en photo ci-dessous).

Les résultats qui ont été publiés le mois dernier dans ‘Geophysical Research Letters‘, pourraient ainsi aider les ingénieurs à améliorer les projets de parcs éoliens offshores.

Comme base d’étude, les chercheurs se sont tournés vers un parc éolien offshore déjà existant à proximité de la Suède. Il s’agit du parc éolien de Lillgrund qui comprend 48 éoliennes de 2,3 MW du fabricant Siemens (hauteur de moyeu de 63 m et longueur de pale 46 m).

Ils ont comparé l’agencement du parc actuel avec 6 autres configurations différentes. Dans certains cas, ils ont gardé des rangés de turbines avec des espaces plus ou moins importants. Dans d’autres cas, ils ont décalé l’alignement des rangés, de la même façon que sont disposés les sièges dans les cinémas et les théâtres afin d’améliorer au mieux le point de vue des gens les plus éloignés.

Grâce à des simulations sur ordinateur, l’équipe a pris en compte les tourbillons et les turbulences d’air instable, que les éoliennes engendrent quand leurs pales tournent – et (elle) a également analysé comment ce mouvement d’air pouvait avoir un impact sur les turbines voisines.

Ils ont constaté que l’agencement le plus efficace était une combinaison des 2 approches. En jouant à la fois par l’espacement des éoliennes et en décalant les lignes, ce nouvel agencement permettrait de réduire les pertes causées par les turbulences et en améliorerait la performance globale de 33%.

La configuration optimale avait des rangés orientées vers la direction des vents dominants. Toutefois, la plupart des endroits possèdent plus d’un sens dominant où les vents soufflent toute l’année. Ainsi, la configuration optimale pour une saison peut ne pas l’être dans une autre saison, quand le vent dominant change de direction et d’intensité.

"La prise en compte de ces différents facteurs pourraient mieux informer, où et comment configurer les futurs parcs éoliens offshore", a expliqué Christina Archer. Nous voulons explorer tous ces arbitrages systématiquement, un par un," a-t elle ajouté.

L’étude fait partie d’un projet de recherche sur les vents et les applications de production d’énergie renouvelable. Formée à la fois à la météorologie et à l’ingénierie, Christina Archer a utilisé des données météorologiques et des calculs complexes pour estimer le potentiel de vent comme source d’énergie.

L’année dernière, Christina Archer et son collègue Mark Jacobson de l’Université de Stanford ont montré que les éoliennes pouvaient répondre à la moitié de la demande énergétique de l’avenir de la planète avec un impact minimal sur l’environnement. Dans cette étude, C. Archer et M. Jacobson ont examiné comment le potentiel mondial de l’énergie éolienne variait selon les saisons. Ils ont constaté que dans la plupart des régions où les parcs éoliens pouvaient être développés (terre et mer), le rendement était plus important entre décembre et février. Cependant, même en tenant compte de la variabilité saisonnière, les chercheurs ont montré qu’il y avait assez de vent pour couvrir la demande d’électricité régionale.