France – Mardi 12/03/2019. energiesdelamer.eu. Le 16 février dernier un article scientifique est paru sur un projet de R&D qui pourrait modifier la puissance des turbines a été publié, mais il faudrait que les prix baissent… Et pourquoi pas ? Dans les années 1920, le mathématicien Albert Betz a défini la puissance maximale d’une éolienne à partir du calcul de l’énergie cinétique.
Pierre Lecanu qui dirige l’entreprise Ajc Innov a développé un projet de Turbine à Portance Active avec Dominique Mouazé – Université de Caen Normandie et Joël Bréard Université du Havre Normandie.
Beaucoup de personnes présentent la limite de Betz comme une loi physique.
Les grandes éoliennes terrestres (HAWT, Horizontal Axis Wind Turbine) ont un rendement le plus proche de celui défini par Albert Betz (soit ~60 % de manière théorique).
Quand le vent est très fort, ces éoliennes sont dans les conditions favorables pour être au plus proche de cette limite, et pourtant elles sont freinées voire stoppées. Les pales subissent alors des contraintes de flexion trop importantes ce qui risque de les endommager et de les mener à la rupture. Les forces qui génèrent ces contraintes ne sont pas utilisées pour produire de l’énergie. Elles sont perdues.
En utilisant par exemple des matériaux piézo-électriques, il serait possible de récupérer de l’énergie à partir de ces contraintes. Cependant, le prix de ces matériaux et leur intégration engendrent un surcoût excessif par rapport au gain d’énergie récupéré par cette technologie. A l’heure actuelle, cette technologie n’est donc pas adaptée dans le domaine de l’éolien.
Albert Betz n’avait pas pris en compte la possibilité de récupérer une énergie supplémentaire à partir de l’énergie potentielle.
Une pré-publication a alors été proposée sur le thème « Theoretical calculation of the power of wind turbine or tidal turbine » (1). Cet article démontre que le coefficient de puissance de Betz n’est pas la valeur limite comme cela est communément admis et largement diffusé dans les articles depuis des décennies.
Rappelons que dans les années 1930, un ingénieur français Georges Darrieus avait développé une éolienne à axe vertical (VAWT, Vertical Axis Wind Turbine) que l’on appelle communément ‘Darrieus’. Il existe des versions dérivées de types Gorlovou Achard.
Ce type d’éolienne ou d’hydrolienne, que nous appellerons turbine, a un rendement légèrement inférieur à celui des grandes éoliennes terrestres. De plus, la vitesse de rotation instantanée étant fluctuante, des vibrations sont générées.
Dans le cas d’une turbine à axe horizontale (HAWT), les contraintes mécaniques sont des contraintes de flexion permanentes et stables, alors que pour une turbine type Darrieus (VAWT), les contraintes mécaniques oscillent durant une rotation.
Dans la pré-publication, la démonstration a été faite de transformer les contraintes mécaniques oscillantes en récupération d’énergie. Ce nouveau concept a permis d’initier la mise en place du projet de Turbine à Portance Active (2).
Différents partenaires public et privé ont été sollicités pour proposer un programme de développement ambitieux.
A ce jour, des industriels souhaitent soutenir vivement ce projet de Turbine à Portance Active.
Depuis une vingtaine d’années, le marché de l’éolien et de l’hydrolien a démontré sa capacité à mobiliser des investissements conséquents dans les secteurs de la recherche et du développement pour proposer une optimisation des profils, des angles d’incidences , et en définitive proposer une faible amélioration du rendement des turbines.
Ce nouveau concept de Turbine à Portance Active à lui seul permet de confirmer un gain de 30 % sur le rendement, avec une solution technologique déjà consolidée et par conséquent à coût limité en terme de recherche et développement.
Points de repère
(1) Theoretical calculation of the power of wind turbine or tidal turbine
HAL Id : hal-01982516 Fevrier 2019 https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01982516v4 Auteurs : Lecanu Pierre, Mouaze Dominique, Breard Joel
(2) Simplified theory of an article lift turbine with controled displacement
HAL Id : hal-01300531, version 2 Avril 2016 https://hal.inria.fr/hal-01300531v2 Auteurs : Lecanu Pierre, Mouaze Dominique, Breard Joel
Le terme piézoélectricité désigne la propriété que présentent certains corps de se polariser électriquement — soit de générer un champ ou un potentiel électrique — sous l’action d’une contrainte mécanique. On parle d’effet piézoélectrique direct. Car l’effet piézoélectrique inverse est également observé.
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