A l’image de certains prototypes de turbines volantes développés par les start-up américaines Altareos Energies ou Makani Power, le groupe énergétique allemand souhaiterait lui aussi augmenter la productivité de l’énergie éolienne en allant chercher les vents soufflants en altitude, à la fois plus forts et plus réguliers. E.ON a annoncé dans ce cadre lundi 17 avril 2017, la mise en place d’un nouveau programme expérimental, réalisé en collaboration avec la PME néerlandaise Ampix Power, et destiné à tester la capacité des drones à exploiter la force du vent.
Des drones producteurs d’électricité
Déjà partenaire d’un projet écossais de cerfs-volants producteurs d’énergie, le groupe E.ON continue de lever les yeux au ciel et de voir au-delà des nuages, de nouvelles perspectives de développement pour la filière éolienne. L’allemand considère en effet les vents de haute altitude comme le moyen parfait de résoudre les problèmes d’instabilité et d’intermittence caractéristiques des turbines terrestres ou offshore, et réfléchit depuis plusieurs années aux technologies nécessaires à leur exploitation.
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Il a notamment annoncé mi-avril 2017 avoir signé un accord avec le néerlandais Ampyx Power dont l’objectif est de capter la force du vent à l’aide de drones pour la convertir en électricité. Ces deux partenaires envisageraient même de tester prochainement cette technologie sur un site offshore de démonstration situé au large des côtes de County Mayo, au Nord-Ouest de l’Irlande. Plus concrètement, un drone (jouant ici le rôle d’éolienne suspendue) de 12 m d’envergure sera relié à un générateur d’électricité via un câble, et ira voler à des altitudes de 200 à 450 mètres en décrivant des huit. En volant, le drone tirera le câble, faisant bouger et tourner un mécanisme au niveau de la plate-forme offshore, permettant de convertir l’énergie rotative en électricité.
Potentiel de production et réduction des coûts
Le principal atout de cette technologie sera surtout d’accéder à des vents puissants et abondants soufflant à plusieurs centaines de mètres d’altitude, afin d’assurer une production d’énergie régulière mais également beaucoup plus importante. A une altitude de 200 ou 450 mètres, le vent est bien plus fort qu’au niveau de la mer et souffle généralement de manière constante à une vitesse comprise entre 100 et 350 km/h. Ces vents de haute altitude constitueraient au total, selon plusieurs estimations américaines, un potentiel de production annuelle de 18.000 térawatts, sachant que les besoins énergétiques de notre planète se situent aujourd’hui autour de 180 térawatts.
Comme l’explique Udo Zillmann, président de l’Airborne Wind Energy Network, à Bloomberg, les technologies allant chercher l’énergie éolienne à haute altitude pourraient alors atteindre un facteur de charge (le rapport entre l’énergie produite et l’énergie d’un système s’il était à pleine puissance) de 70% tandis que celui des éoliennes offshore est toujours inférieur à 50%. “En prenant cela en compte, ainsi que des coûts de développement plus bas (le drone n’a pas besoin de la quantité de matériau astronomique d’une éolienne, ndlr), la finalité pourrait être de diminuer de moitié le coût de l’énergie éolienne”, poursuit-il.
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Cette production plus élevée, associée à des coûts d’investissements pour les installations beaucoup moins importants, permettrait en effet de réduire de manière significative le coût de l’électricité produite. A l’inverse des grandes structures des parcs éoliens terrestres à l’esthétique parfois controversée et aux nuisances sonores, les turbines volantes nécessiteront bien moins de matériels et sauront se faire discrètes, isolées à plusieurs centaines de mètres d’altitude. “E.ON étudie ces technologies depuis cinq ans et nous pensons qu’elles peuvent vraiment rebattre les cartes. Cela rejoint l’un de nos objectifs prioritaires qui est de diminuer le coût des énergies renouvelables et également permettre d’installer la production de ces énergies dans des endroits où cela n’est pour le moment pas techniquement et économiquement possible”, affirme de son côté Frank Meyer, un des vice-présidents du groupe allemand.
Un marché de l’éolien volant déjà concurrentiel
Si E.ON et Ampix Power se positionnent ainsi sur un marché qui pourrait décoller dès 2020, ils ne sont toutefois pas les seuls à prétendre pouvoir exploiter les vents d’altitude. Un premier prototype développé par le groupe américain Altaeros Energies et déjà commercialisé, se présente comme la première éolienne flottant dans les airs au niveau mondial. Elle prend la forme d’un ballon géant gonflé à l’hélium muni d’une turbine et flottant à une altitude allant de 300 à 600 m. L’enveloppe circulaire qui lui confère sa portance fait dix mètres de diamètre, et est fabriquée avec le même matériau que celui utilisé pour les dirigeables. Cela lui permet notamment de capter des vents beaucoup plus forts et plus réguliers qu’une éolienne classique, et de produire de ce fait, une quantité d’énergie deux fois plus importante. Baptisée BAT pour “Buoyant Air Turbine”, elle est équipée d’anémomètres, et est arrimée à une station terrestre par trois câbles grâce auxquels elle peut automatiquement ajuster son altitude et son orientation afin d’accéder aux vents les plus forts possibles. L’électricité générée (sa capacité est de 30 kilowatts) est ensuite transmise à la station par les câbles, avant d’être acheminée jusqu’au réseau électrique.
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Un second prototype, toujours en phase d’expérimentation, s’impose quant à lui comme le concurrent direct au modèle développé par Ampix Power. Mis au point par le groupe Makani Power (racheté en 2013 par Google), il s’agit ici d’une éolienne volante basée sur le principe du cerf-volant et rattachée là aussi à la terre par un câble. Ce dispositif effectue des mouvements circulaires à environ 300 m d’altitude, générant ainsi de l’électricité, transférée par la suite sur terre via le câble d’attache.
Crédits photo : Ampix Power
Rédigé par : La Rédaction
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L’intérêt par exemple d’Ampyx Power c’est la réduction de 90% des matières premières, le recyclage total, un entretien facile et minimal et entre autres un prix de l’énergie particulièrement bas et quasi imbattable :
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