Enel, le géant italien de l’énergie, planche sur une solution pour allonger les pales des éoliennes sans les démonter. Cette idée est-elle complètement loufoque… ou géniale ?
La production d’électricité d’une éolienne est proportionnelle à la longueur des pales. Logique : si elles sont plus longues, la surface qu’elles balayent capte une plus grande quantité de vent et donc d’énergie.
Mais chaque modèle de turbine est conçu pour résister à la force maximale que peut exercer le vent sur le rotor. Augmenter la longueur des pales d’un modèle n’a donc à priori pas de sens : il faudrait brider la puissance de la machine pour éviter les surcharges et les dégâts que celles-ci pourraient occasionner. L’opération ne servirait donc à rien.
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Mais dans certains cas, la puissance maximale qu’une turbine peut générer en fonction des vents et des caractéristiques propres au site où elle est installée, est inférieure à celle que le modèle est capable de développer, explique Enel dans un appel à projets publié sur son site.
Pour augmenter la production électrique d’une éolienne en service, il serait alors utile d’effectuer un « re-blading », c’est-à-dire de remplacer les pales existantes par des plus longues. Mais cette opération est très coûteuse puisqu’elle nécessite de fabriquer de nouvelles pales, de les transporter sur le site, d’amener et mettre en œuvre une énorme grue pour effectuer le remplacement, mais aussi de recycler les anciennes pales de façon « durable ».
Extensions de pale
C’est la raison pour laquelle l’énergéticien « analyse depuis quelques années, différentes options pour réaliser des extensions de pales », explique-t-il.
Mais il n’a apparemment pas encore trouvé une solution satisfaisante puisqu’il lance un « challenge ». Son objectif est de trouver un partenaire qui peut lui proposer une solution consistant à « attacher un morceau supplémentaire au bout des pales existantes, sans les démonter, ou tout autre procédé permettant d’augmenter le diamètre du rotor et donc la production d’énergie ».
Enel précise aussi les critères à respecter :
– la longueur de l’extension doit être supérieure à un mètre ;
– la solution doit être applicable à des turbines d’une puissance supérieure à 600 kW ;
– le coût de l’opération doit être inférieur à 200.000 € par machine ;
– sa durée doit être inférieure à une semaine ;
– le procédé doit être agréé par un organisme de certification ;
– et il doit avoir été breveté.
Pour être le lauréat du défi lancé par Enel, il ne vous reste donc plus qu’à aiguiser votre imagination et booster votre inventivité !
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Commentaires
Petite question pour les passionnés: Pourquoi ne fait-on pas des pales fractionnées ? On fait des ailes d'avions qu'on assemble ensuite à la carcasse sans que ça pose problème ! On fait des ponts avec des barres de métal qui s'assemblent sans que ça crée de problème ! N'est-on pas capables d'en faire autant pour ces moulin modernes ? Ca aurait au moins le mérite d'être plus facile à transporter. Assembler sur place serait sans doute plus facile .Et en cas de casse ou de transformation ça poserait moins de problème. Idem pour le recyclage .
Augmenter la longueur des pales c'est diminuer de fait la garde au sol et donc aggraver les impacts environnementaux, en particulier sur l'avifaune. Le "gain" énergétique vaut-il vraiment les pertes environnementales ?
L'avifaune à plus à craindre des chats que des éoliennes, demandez à la LPO. Un jour il faudra arrêter de raconter n'importe quoi.
bonjour monsieur Deboysier,
il me semble que, dans votre explication, vous "loupez" l'essentiel.
La génératrice d'une éolienne est dimensionnée pour produire la puissance nominale de l'éolienne, par exemple 4 MW. Ceci n'a lieu que pour une vitesse de vent assez élevée, en général comprise entre 9 et 11 mètres par seconde.
En-dessous de cette vitesse, la puissance mécanique collectée par les pales est insuffisante pour produire la puissance électrique nominale; l'éolienne produit alors moins que sa puissance nominale; par exemple 500 kW, ou 1 MW, ou 2 MW... selon la vitesse du vent.
Au passage, si le vent a une vitesse supérieure à la vitesse requise, la puissance mécanique fournie par le vent est trop importante... mais dans ce cas, l'éolienne ne prélève que "ce dont elle a besoin" (en orientant ses pales de manière adaptée), et reste à sa puissance nominale, parce que la génératrice est à son maximum, même si le vent fournit momentanément plus.
"Le problème", c'est que la vitesse de vent requise pour produire la puissance est "très rare", sur une année: on a un tel vent souvent moins de 5% du temps.
Le plus souvent, c'est à dire 80 à 85% du temps, l'éolienne produit moins que sa puissance nominale... parce que les pales ne collectent pas assez, faute d'un vent suffisant.
Et c'est donc à ces moments, c'est à dire très souvent, et ce pour TOUTES les éoliennes, qu'un surdimensionnement du rotor est utile: il permet de collecter une puissance supérieure, et donc de produire plus à tous ces moments, ce qui augmente le facteur de charge de l'éolienne.
Au final, pour une même génératrice et un même lieu, la production annuelle et donc le facteur de charge de l'éolienne seront plus élevés si le diamètre du rotor est plus élevé.
Donc, augmenter ce diamètre - si c'est possible, "si ça tient" mécaniquement, si la garde au sol le permet, etc-, fait sens pour TOUTES les éoliennes.
Après, est-ce réalisable, sachant qu'en plus les extrémités des pales se déplacent à très, très grande vitesse, donc subissent des contraintes mécaniques très élevées... c'est toute la question!
L'idéal serait des mâts d'éoliennes suffisamment hauts et des pales télescopiques qui s'allongeraient ou se raccourciraient en fonction de la puissance du vent...
En fait, plutôt que concevoir une éolienne de diamètre variable, "ce qui se fait" est: on construit des pales de la plus grande longueur possible, selon ce qui est autorisé sur le site d'implantation de l'éolienne; puis, en cas de vent trop fort, au lieu de diminuer la longueur des pales, ce qui est très compliqué mécaniquement, comme expliqué précédemment, "on se contente" de les pivoter pour diminuer leur prise au vent. C'est beaucoup plus simple, d'un point de vue mécanique.
Merci pour vos très intéressantes réponses
Bonjour,
en principe, vous avez raison... Après, il ne faut pas perdre de vue que des pales d'éoliennes sont un objet "hi-tech", qui doit être à la fois léger (par rapport à sa taille...), résistant, légèrement flexible (la pale se déforme en fonction de la force du vent), supportant la "fatigue" mécanique d'un grand nombre de déformations, et enfin aérodynamique, avec un profil "vrillé" sur toute la longueur de la pale.
Les pales sont fabriquées "en une pièce" (malgré les contraintes sur le transport qui s'ensuivent), bien évidemment pour assurer des propriétés homogènes sur toute la longueur de la pale.
Tout cela ne plaide ni pour un modèle rétractable/téléscopique, donc en plusieurs pièces, ni pour une "reprise" d'une pale existante pour la rallonger: car alors, quid du profil de la pale rallongée? S'il faut "reprendre le profil" sur toute la longueur... la reprise risque d'être bien plus couteuse, et difficile à mettre en oeuvre sur une pale déja suspendue que la fabrication au sol puis installation d'une autre pale plus grande, donc avec un autre profil.
En voilà une idée qu'elle est bonne! Le mat et le socle sont dimensionnés en fonction de la puissance et des vibratios. En outre la garde au sol ne peut être réduite. Enfin si le montage lâche, on peut envoyer un tronçon de pale à plusieurs kilomètres. Une sorte de fronde moderne...
La production d'une éolienne est plutôt proportionnelle au carré de la longueur des pâles, puisqu'elle est proportionnelle à la surface balayée par ces pâles.
Oui, évidemment je le sais, je ne suis pas ingénieur pour rien, et j'étais certain que quelqu'un allait faire ce commentaire ... Ca n'a pas raté :). En écrivant l'article j'ai failli indiquer "... proportionnel au carré de ...". Mais ici il s'agit d'un article de vulgarisation ciblé sur le grand public, pas un document scientifique, ni un cours de math ou de physique. Pour ne pas compliquer les choses, rebuter le lecteur non scientifique dès le début de l'article, et pour le rendre le plus compréhensible possible, j'ai laissé le mot proportionnel tout court. Mot qui ici n'est pas à prendre au sens mathématique, mais bien au sens commun qui veut dire : "dépend de ". Le Robert donne d'ailleurs du mot proportionnel la définition suivante : "qui varie dans le même sens que".
Je n'imaginais pas vous apprendre quoi que ce soit, rassurez-vous. Je trouve dommage d'écrire proportionnel là où « dépend de » aurait très bien fait l'affaire, c'est tout.
C'est comme cela qu'on se retrouve ensuite face à des gens qui vous soutiennent que la dépendance est bien proportionnelle avec comme argument que tel polytechnicien l'a écrit ici, alors que vous, qui prétendez que la dépendance est proportionnelle au carré, n'êtes même pas ingénieur.
Ça ne dépend pas non plus proportionnellement de la surface de balayage car aux extrémités le moment de la force est bien plus grand.