Hydroliennes : des pales en caoutchouc qui plient d'elles-mêmes
· Rédaction BehindLines
Des ingénieurs de l'Université d'Édimbourg et de Michelin ont conçu et testé, à l'échelle expérimentale, des pales d'hydrolienne en caoutchouc qui se déforment seules dans les courants forts. D'après le communiqué de l'université, publié le 11 novembre, et l'étude parue dans la revue Nature, ces pales produiraient autant d'énergie que des pales rigides à pas variable actif, tout en réduisant les variations de charge qui fatiguent la machine.
Le problème des courants marins
Selon l'université, les hydroliennes exploitent les marées, une ressource prévisible des années à l'avance, contrairement au vent ou au soleil. Mais turbulences, vagues et courants changeants soumettent les pales à des efforts qui fluctuent sans cesse, ce qui provoque de la fatigue, raccourcit les durées de vie et cause des arrêts imprévus coûteux. Le communiqué précise que les plus grandes machines s'appuient sur un système de moteurs, de capteurs et de roulements, appelé contrôle du pas, qui oriente les pales hors du flux quand le courant devient trop fort. L'université juge ce dispositif coûteux, difficile à entretenir sous l'eau et source importante de pannes. L'étude publiée dans Nature décrit elle aussi ces systèmes actifs comme complexes et chers.
Une pale qui plie d'elle-même
L'équipe s'est inspirée des poissons et des arbres, qui plient face à l'eau ou au vent. Ses pales sont en caoutchouc souple, avec une tige d'acier rigide à l'intérieur, de la base à l'extrémité. Quand le courant se renforce, le bord de fuite se plie et aplatit la courbure du profil, ce qui réduit automatiquement la charge, sans charnières, roulements ni actionneurs, détaille l'université. Elle ajoute que le caoutchouc a une densité proche de celle de l'eau : les pales peuvent donc flotter sans être ni plus lourdes ni plus légères que l'eau, ce qui limite encore les fluctuations de charge.
Les résultats annoncés
Une turbine d'essai de 1,26 mètre a été testée au centre FloWave de l'université, un bassin circulaire de 25 mètres qui reproduit la turbulence de sites réels. En combinant leurs mesures avec des simulations d'un cycle de marée complet, les chercheurs indiquent, selon l'université, que cette turbine a produit la même quantité d'énergie qu'une turbine classique à contrôle actif du pas dans les mêmes conditions. Les variations rapides de charge, responsables de la fatigue, reculent jusqu'à 29 % d'après le communiqué, et jusqu'à un tiers d'après l'étude de Nature, qui la compare à des pales rigides à pas actif. Des simulations d'une turbine de 20 mètres laissent penser à une efficacité semblable à taille commerciale, et des calculs préliminaires suggèrent que des pales grandeur nature pourraient dépasser les 20 ans de service attendus des turbines actuelles.
Pourquoi c'est important
Selon l'université, le Royaume-Uni vise 1 gigawatt de capacité hydrolienne d'ici 2035, et des estimations évoquent plus de 300 gigawatts dans le monde d'ici 2050. L'équipe affirme que ce concept, s'il était validé à plus grande échelle, permettrait de bâtir des pales et des structures plus légères, des générateurs plus puissants et une maintenance moins chère, donc de réduire le coût de l'électricité marémotrice, et d'ouvrir des sites aujourd'hui jugés trop rudes. L'université précise toutefois que ces travaux restent au stade de la recherche : un développement et des essais supplémentaires seront nécessaires avant toute application industrielle ou commerciale.