Cette astuce pourrait facilement augmenter la production des parcs éoliens

Illustration : Révolution Énergétique.

Une équipe de chercheurs a récemment proposé un « truc » simple pour augmenter la production des parcs éoliens. Sans rien changer, sans nouvel équipement, simplement en modifiant la façon dont les parcs sont pilotés.

Un groupe d’ingénieurs américains, espagnols et indiens, conduit par Michael F. Howland du Massachusetts Institute of Technology (le MIT), a récemment publié une étude dans la revue Nature Energy qui a eu un certain écho. Ils affirment pouvoir augmenter la production des parcs éoliens, construits ou à construire, par une simple astuce logicielle.

Il s’agit de mieux maîtriser ce qu’on appelle « l’effet de sillage ». Dans le sillage d’une éolienne, « sous le vent » disent les marins, le vent est ralenti et plus ou moins turbulent. Cela affecte la production des éoliennes proches. Les développeurs minimisent cet effet en éloignant les éoliennes les unes des autres, en général d’une distance égale à cinq ou six fois le diamètre des rotors. Mais un certain effet de sillage subsiste, notamment pour les éoliennes marines.

Éviter de placer le rotor à la perpendiculaire du vent

En fait, le problème est accentué par le fait que traditionnellement, les éoliennes sont pilotées de façon individuelle. Un dispositif les place toujours face au vent, un autre règle l’angle (le « pas ») des pales en fonction de la vitesse du vent, etc. Tout ceci est automatisé, sauf si l’opérateur intervient (de loin) pour prendre le contrôle.

Mais l’optimum individuel n’est pas nécessairement l’optimum collectif. Quand une éolienne en gène une autre qui se trouve directement sous son vent, il peut être intéressant d’éviter de placer son rotor exactement perpendiculaire au vent.

En lui donnant un certain angle par rapport à ce plan perpendiculaire, l’éolienne la plus « au vent » va perdre un peu en puissance, mais son « sillage » va être dévié, et ainsi l’éolienne sous le vent bénéficiera de meilleures conditions. Le surcroît de puissance de l’éolienne sous le vent peut ainsi plus que compenser la perte de puissance de l’éolienne au vent.

Dans un parc de dizaines d’éoliennes, selon la direction du vent, certaines machines pourront naturellement se trouver dans une position intermédiaire, et il pourra être intéressant de leur donner également un angle par rapport à la perpendiculaire, éventuellement dans l’autre sens par rapport à une éolienne encore plus au vent…

Grappiller quelques gigawattheures supplémentaires

Ces recherches ne sont pas nouvelles. Ces dernières années, des dizaines d’études sont parues sur différents moyens de contrôler les effets de sillage. Une méta-étude parue l’été dernier montre la diversité des moyens envisagés – contrôle de l’angle avec le vent, de l’angle des pales, de la génératrice, etc. Howland et ses partenaires ont toutefois pu élaborer un algorithme de gestion des parcs éoliens et le tester en conditions réelles pendant une année. Dans certaines conditions de vent, affirment-ils, le gain peut atteindre 32%…

Mais ne rêvons pas. En pratique, le gain atteint 3 à 5% pour les vitesses de vents moyennes, et ne dépasse pas 1 à 2% sur l’ensemble des régimes de vent. Car il y a tout simplement des moments où les vents sont suffisants pour que toutes les éoliennes d’un parc produisent à leur puissance maximale, effets de sillage inclus.

Sur le parc éolien offshore de Saint-Nazaire par exemple, un gain de 1 % porterait la production annuelle à 1 752 GWh au lieu de 1 735 GWh. Une augmentation de 17 petits gigawattheures, qui correspond tout de même à la consommation d’environ 3 700 foyers sur un an.

C’est donc dans les moments où les vents sont moins bons que l’effet maximal est atteint. Cela vaut d’être noté, car c’est lors de ces moments que l’électricité éolienne a en général le plus de valeur, et non quand toutes les éoliennes sont à leur maximum. Autrement dit, c’est le facteur de capacité que cette gestion collective des parcs permet d’augmenter, ce qui favorise l’intégration des éoliennes dans les réseaux.

Pour les parcs encore à construire, une autre conséquence favorable est possible. La maîtrise des effets de sillage peut permettre de réduire l’espace entre deux éoliennes, sans que ce soit au détriment de leur production. Sur un espace donné, terrestre ou maritime, généralement limité par des considérations géographiques, environnementales, on pourrait ainsi implanter davantage d’éoliennes.