Un nouveau design d’éolienne pour de meilleures performances

La compagnie britannique Stormblade Turbine développe un nouveau type d’éolienne qui devrait être plus efficace, moins bruyante et nécessiter moins de maintenance que la formule standard à trois pales.

L’un des problèmes les plus importants des éoliennes actuelles se produit lorsque la vitesse du vent est supérieure à 27 m/s (97 km/h) : le rotor doit être arrêté, car un effet gyroscopique est alors créée dans l’arbre d’entraînement. Cette précession gyroscopique (propriété d’un rotor par laquelle l’effet d’une force tendant à incliner l’axe du rotor est décalé de 90 degrés de son point d’application dans le sens de rotation) tend à tordre le rotor, ce qui augmente les contraintes sur les pales et les mécanismes, conduisant à des ruptures. Par ailleurs, si la vitesse du vent est inférieure à 7 m/s (24 km/h) la rotation du rotor est trop faible pour produire de l’électricité.

La Stormblade Turbine, créée par Victor Jovanovic, fondateur de la compagnie, a un design semblable à celui d’un réacteur d’avion : les pales sont protégées par un carénage qui dirige le flux d’air à l’intérieur de cette turbine comme une buse d’admission. Cependant ce carénage est exposé au vent et aux vitesses de rotation élevées du flux d’air la traversant et peut développer ainsi un effet « parachute ». Le mât de l’éolienne subit alors des contraintes extrêmes. Le mât doit alors être soutenu par un échafaudage renforcé, ce qui va nécessiter davantage de surface au sol et augmenter le coût du système.

L’innovation principale du système concerne donc la partie rotor qui est fondée sur la turbine d’un moteur à réaction. D’après M. Jovanovic : « les moteur à réaction ont évolué au cours des 50 dernières années afin de produire moins de traînée, permettant aux aubages de tourner plus rapidement ». L’aérodynamique du système est donc améliorée ce qui permet de diminuer et d’augmenter la vitesse de rotation du rotor sans avoir à subir de phénomène de précession gyroscopique. L’efficacité de la Stormblade Turbine devrait être de 70 % contre 30-40 % pour les modèles actuels à trois pales, ce qui signifie que ce design dépasse la limite de Beltz (59 %) d’efficacité maximale pour les éoliennes. Jonanovic estime que son éolienne pourra produire de l’électricité pour une vitesse du vent comprise entre 3 m/s (11 km/h) et 54 m/s (193 km/h), doublant ainsi la plage de vitesse utilisable. L’extension de la plage de vitesse offre deux avantages majeurs :
- la production d’électricité se fait de manière plus continue ;
- la puissance produite par ces éoliennes est très élevée : celle-ci est proportionnelle au cube de la vitesse du vent.

Comme les aubages sont à l’intérieur du carénage, le bruit provenant de la boîte de vitesse devrait aussi être diminué. Cette configuration particulière permet, en outre, de diminuer les coûts de maintenance et de préserver la vie aviaire alentour. Au niveau de l’impact visuel, la surface de balayage de cette éolienne est inférieure à celle des éoliennes classiques. Cependant, la puissance produite étant proportionnelle à la surface balayée par les pales, la puissance délivrée par une Stormblade Turbine devrait être inférieure à celle des éoliennes conventionnelles malgré des vitesses de vent plus rapides.

Les prototypes testés jusqu’à présent ont montré que l’efficacité du système est largement supérieure à celle des turbines existantes (jusqu’à 3 fois supérieure). La compagnie est actuellement à la recherche de fonds et de partenaires industriels. Ce système devrait être disponible sur le marché dans 18 mois à 2 ans.

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