Énergie éolienne aux États-Unis : entre progrès et recherche

wind_turbine_usa_photo_USDAgovSelon un rapport du Département de l’Énergie, les installations éoliennes implantées aux États-Unis affichent désormais une puissance totale de plus de 60 GW. Une puissance qui a augmenté de 90% depuis 2011, confirmant ainsi l’évolution rapide du marché de l’éolien américain. Actuellement, l’énergie éolienne produit 43% de l’électricité d’origine renouvelable des USA et alimente plus de 15 millions de foyers américains.

Avec une augmentation de ses capacités de production de 80% sur la période 2005-2011, les États-Unis se placent en 4ème position à l’échelle mondiale. La Chine a augmenté ses capacités à hauteur de 98%. Viennent ensuite la France (88%) et le Canada (87%). Au cours des 30 dernières années, les turbines éoliennes ont vu leur puissance passer de 100 kW à 2 MW. Des scientifiques prédisent l’accroissement de cette capacité jusqu’à 10 voire 12 MW. Mais les progrès technologiques présents et futurs ne se limitent pas à la seule puissance des turbines.

Des études réalisées dans les années 80 ont permis aux chercheurs d’arriver à la conclusion que les éoliennes à axe vertical ne s’adaptaient pas aussi bien à la production d’énergie à grande échelle que leurs homologues à axe horizontal. Voilà pourquoi le développement des premières a été bien plus lent que celui des secondes. Ce n’est que récemment que les conclusions de ces études ont été reconsidérées et ont permis de démontrer que, finalement, les turbines à axe vertical pouvaient se montrer aérodynamiquement plus performantes que celles à axe horizontal.

Contrairement aux modèles à axe horizontal, les turbines à axe vertical ne nécessitent pas d’orientations particulières du rotor par rapport au vent. Une particularité qui rend donc optionnel les systèmes de pilotage de rotor qui composent les turbines horizontale. De plus, certains chercheurs ont mis en évidence les avantages d’un système omnidirectionnel, plus efficace pour capter le vent dont la direction est rarement uniforme. Enfin, d’un point de vue pratique, l’installation des composants principaux au pied du mât rend beaucoup plus aisés les interventions des techniciens.

Afin d’étudier les interactions complexes qui interviennent entre les turbines qui composent un parc, le Département de l’Énergie des États-Unis, en partenariat avec le Laboratoires Nationaux Sandia et l’Université Texas Tech, a lancé le développement du Sandia Scaled Wind Farm Technology (Texas). Entièrement dédiée à l’étude des sillages d’interaction entre les turbines, cette ferme éolienne publique sera constituée d’une dizaine d’éoliennes.

Concept émergent dans le secteur de l’énergie éolienne, la technique du « banc de poissons » consiste à disposer de manière optimale les turbines afin d’optimiser la productivité d’une ferme. En effet, le mouvement du rotor d’une éolienne génère un sillage de tourbillons qui peut être utilisé par une autre éolienne comme une force de propulsion. Selon cette méthode, une ferme à axe vertical pourrait produire 10 fois plus qu’une ferme composée d’éoliennes à axe horizontale.

Protéger les pales des éoliennes des aléas météorologiques (gel, neige, pluie…) permet de prévenir le vieillissement prématuré du matériel et donc la baisse des performances des installations. Les chercheurs de l’Université Harvard de Cambridge (dans le Massachusetts), ont mis au point un revêtement nanostructuré hautement résistant au gel et au givre. Placé sur les pâles d’une éolienne, il empêche l’accumulation de glace et présente une meilleure adhésion au gel que les matériaux habituellement utilisés.

Enfin, il est possible d’améliorer la production d’une éolienne en rajoutant des structures supplémentaires à sa base afin d’augmenter localement la vitesse du vent. Une équipe de l’Institut de Technologie de Californie s’est intéressé à l’aérodynamisme des éoliennes. Ces chercheurs ont ajouté un déflecteur sur une éolienne à axe vertical afin de protéger la turbine des « courants » opposés qu’elle crées elle-même en tournant. Dans le secteur éolien, une meilleure maitrise des vents est souvent synonyme d’augmentation de la productivité.

Une réaction sur Énergie éolienne aux États-Unis : entre progrès et recherche

  1. Bonjour,
    Pouvez-vous mettre le lien sur lequel on peut trouver le rapport mentionné, notamment le point concernant les nouvelles techniques développées par Harvard pour limiter la formation de glace sur les pales.
    Merci !

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