LONDRES – (Royaume-Uni – U.E.) – 24/02/2010 – energiesdelamer.eu – Un article paru dans Engineer et relayé par le site istockanalyst, relance l’intérêt autour des éoliennes offshore à axe vertical. J’avais déjà abordé le sujet en novembre 2009 ICI avec le projet français VERTIWIND dont un prototype devait être installé fin 2009. Pour en revenir à l’article paru dans Engineer, il s’intéresse à son tour à cette technologie développée en Grande-Bretagne par un consortium associant plusieurs universités (Cranfield, Sheffield et Strathclyde pour ne pas les nommer) et des entreprises comme QinetiQ, le cabinet de consultants offshore – OTM Consulting et la compagnie d’ingénierie James Ingram and Associates dans un projet appelé NOVA.
Si ces éoliennes à axe vertical intéressent tant les développeurs en mer c’est sans doute parce que le gigantisme des structures éoliennes à pales en mer a atteint ses limites. Avec des mâts de plus de 100 mètres de hauteur et des pales de plus de 60 mètres voire de 70 mètres de longueur, ces énormes machines posent évidemment des problèmes de contraintes spécifiques surtout au moment de l’entretien. Les illustrations d’artistes montrant un hélicoptère se posant facilement au sommet d’un mât pour déposer une équipe d’entretien de la turbine sont assez loin de la réalité… surtout par vent fort et dans des conditions de tempêtes si fréquentes en mer.

 

La turbine génératrice d’électricité NOVA offrira une configuration très différente de celle du mât et des 3 pales qui représente aujourd’hui pour tous l’image d’une éolienne. Avec NOVA plus de mât de 100 mètres de haut mais une grande structure en forme de V, dont les deux ailes comportent quatre ou cinq bras perpendiculaires. Des câbles de tension sont tendus entre les deux bras pour soutenir la structure. La base du V est située plus ou moins au niveau de la mer et tourne sur un axe vertical. Le professeur Brennan chargé du développement de cette technologie au sein de la Cranfield University précise : « Si ce générateur n’est pas très haut, c’est précisément pour être plus accessible ».

 


Le générateur NOVA, a été conçu voici 20 ans déjà dans les années 1990 par l’ingénieur en aéronautique David Sharpe, en adaptant la technologie de la turbine éolienne à axe vertical Darrieus inventée par le génial ingénieur français Georges Darrieus (1888 – 1979). Cette turbine Darrieus qui ressemble à un gros fouet à battre les oeufs fonctionne sur le principe d’un rotor d’axe vertical qui tourne au centre d’un stator à ailettes. Ce type de technologie permet de réduire considérablement le bruit tout en autorisant un fonctionnement avec des vents supérieurs à 220 km/h et quelle que soit leur direction. Le principal défaut était un démarrage difficile causé par le poids du rotor pesant sur le socle et générant des frottements. Plusieurs déclinaisons de ce principe ont été envisagées depuis le simple rotor cylindrique (deux profils disposés de part et d’autre de l’axe) jusqu’au rotor parabolique où les profils sont recourbés en troposkine et fixés au sommet et à la base de l’axe vertical. Le professeur Brennan souligne : « Une des difficultés de la conception de Darrieus, sur les prototypes qui ont été installés et qui fonctionnent, c’est qu’il a une incidence en haut et en bas de la structure ; ce sont des machines qui tournent très vite avec beaucoup de cycles qui peuvent très vite devenir des cycles fatigants pour la machine. »
 
 
 
La turbine NOVA est en fait une coupe horizontale du rotor Darrieus en deux. Pr Brennan explique :  » Dans l’adaptation faite avec Nova nous avons ôté le mât et le roulement supérieur du principe Darrieus et ajouté de la voilure sur les ailes pour obtenir l’effet de la moitié supérieure de la Darrieus « . En se déplaçant sur les bras et les voiles, le vent génère de la portance qui fait tourner le rotor. Il peut se déplacer relativement lentement parce que chaque bras « rencontre » le vent deux fois – une fois face au vent et une fois sur le côté opposé. Mais les deux expositions déplacent le rotor dans le même sens, de sorte que la direction dans laquelle le vent souffle importe peu – un avantage partagé par toutes les éoliennes à axe vertical et qui constituait l’avantage majeur de la Darrieus. Ainsi, contrairement à une turbine à axe horizontal, les machines à axe vertical n’ont pas besoin de suivre le vent. Cela a pour première conséquence de nécessiter moins de pièces mobiles à surveiller et, bonus accessoire, cela devrait réduire, selon les développeurs, la sensibilité au marquage radar si problématique avec les éoliennes à axe horizontal.
 
 
Selon Brennan : « La turbine NOVA produit toujours la même signature radar, quelle que soit la direction du vent ou la façon dont on l’approche« . Mais le plus grand avantage de cette technologie NOVA tient, sans doute possible, dans sa stabilité. Ce n’est pas le cas de toutes les éoliennes à axe vertical que leur configuration même rend habituellement instables. Le système NOVA, plus lourd à la base qu’au sommet, serait en quelque sorte naturellement plus stable.
Ce sont les immenses potentialités de développement futur de NOVA qui ont intéressé l’Energy Technology Initiative (ETI) qui souhaite élargir la chaîne d’approvisionnement des technologies éoliennes au Royaume-Uni et recherche de nouvelles technologies à développer.
 
Les études menées sur le système NOVA ont démontré qu’il était susceptible d’être facilement adaptable à l’éolien offshore. Doté d’un financement de 20 millions de livres par l’ETI, « le but du projet NOVA est d’atteindre 1GW de capacités de production avec 200 turbines NOVA de 5 MW d’ici à 2020, via une première étape qui mettra en place un démonstrateur en mer d’ici 2015 » a précisé Brennan ajoutant que le fait de commencer tout de suite à viser les 5 MW n’était pas du tout un problème pour les turbines à axe vertical. 5 MW n’est pas une capacité à atteindre comme dans l’éolien à axe horizontal mais une puissance de départ.
 
A bon entendeur…… et à mettre en perspective avec les recherches des fabricants d’éoliennes offshore horizontales qui cherchent à développer des mega turbines de 10MW.

Article : Francis ROUSSEAU

 
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