Des pales en caoutchouc à géométrie variable pourraient rendre l'énergie marémotrice moins coûteuse.

Turbine d'essai équipée d'une pale en caoutchouc flexible, au centre FloWave de l'Université d'Édimbourg. Crédit : Université d'Édimbourg/Michelin

L'installation de pales en caoutchouc flexibles sur les turbines marémotrices pourrait permettre à ces machines de produire de l'électricité à moindre coût en les rendant plus simples et plus robustes, suggère une étude publiée dans la revue Nature .

Des pales en caoutchouc qui changent de forme sous l'effet de forts courants peuvent générer autant d'électricité que les modèles les plus avancés d'aujourd'hui, sans les mécanismes complexes nécessaires à leur survie en mer, affirment des chercheurs.

Leurs conclusions montrent que les pales se courbent naturellement pour évacuer l'excès de force, réduisant ainsi jusqu'à un tiers les variations rapides de charge qui usent les turbines.

Cette approche pourrait à terme éliminer les pièces les plus coûteuses et les plus sujettes aux pannes des turbines marémotrices, explique l'équipe, contribuant ainsi à libérer une source d'énergie propre qui, contrairement à l'énergie éolienne et solaire, peut être prévue des années à l'avance.

Le Royaume-Uni ambitionne d'installer une capacité de production d'énergie marémotrice d'un gigawatt d'ici 2035, soit l'équivalent de la consommation d'environ un million de foyers. Selon les projections internationales, plus de 300 gigawatts pourraient être produits grâce à l'énergie marémotrice dans le monde d'ici 2050.

Cependant, les chenaux de marée à fort courant comptent parmi les endroits les plus hostiles au monde pour la construction de machines. Turbulences, vagues et courants changeants soumettent les pales des turbines à des forces constamment fluctuantes, provoquant leur usure, réduisant leur durée de vie et entraînant des arrêts imprévus coûteux.

Un chercheur démontre la flexibilité des pales de turbine en caoutchouc. Crédit : Université d'Édimbourg/Michelin

Des lames qui se plient

Pour y remédier, les plus grandes hydroliennes utilisent un système de moteurs, de capteurs et de paliers – appelé contrôle du pas – qui oriente les pales dans le sens opposé au courant lorsque celui-ci devient trop fort. Ces systèmes sont coûteux, difficiles à entretenir sous l'eau et constituent une source importante de pannes.

Des ingénieurs de l'Université d'Édimbourg et de Michelin ont conçu et testé à l'échelle expérimentale une pale qui fonctionne de manière autonome.

S'inspirant de la nature — où les poissons et les arbres se plient pour faire face aux forts courants d'eau et de vent —, l'équipe a développé des pales en caoutchouc flexible avec une armature interne rigide en acier s'étendant de la base à la pointe.

À mesure que le courant se renforce, le bord de fuite se courbe et aplatit le profil incurvé de la pale, éliminant automatiquement la charge excédentaire sans avoir besoin de charnières, de roulements ou d'actionneurs.

L'équipe a testé une turbine miniature de 1,26 mètre de diamètre au FloWave Ocean Energy Research Facility de l'Université d'Édimbourg, un bassin circulaire de 25 mètres de diamètre qui recrée les turbulences rencontrées sur les sites d'exploitation de l'énergie marémotrice. Des caméras immergées dans le bassin ont filmé les pales et leurs variations de forme lors de leur rotation.

L'équipe de recherche prépare la turbine pour des essais au centre FloWave de l'Université d'Édimbourg. Crédit : Université d'Édimbourg/Michelin

Maintenir un rendement équivalent tout en réduisant la pression

En combinant leurs mesures avec des simulations d'un cycle de marée complet, les chercheurs ont constaté que la turbine à pales en caoutchouc produisait la même quantité d'énergie qu'une turbine conventionnelle à contrôle actif du pas dans les mêmes conditions.

Dans le même temps, la flexibilité des pales a permis de réduire jusqu'à 29 % les fluctuations de charge rapides à l'origine des dommages dus à la fatigue – auxquelles les systèmes de contrôle de l'assiette peinent à réagir. L'équipe explique que, grâce à la densité similaire du caoutchouc à celle de l'eau, les pales peuvent être conçues pour avoir une flottabilité neutre, limitant ainsi davantage les fluctuations de charge.

Si elle est validée à plus grande échelle, cette nouvelle conception pourrait permettre la construction de pales et de structures de support plus légères, de générateurs plus puissants et une maintenance moins coûteuse, ce qui réduirait le coût de l'électricité marémotrice. Elle pourrait également permettre d'exploiter des sites très énergétiques et turbulents actuellement jugés trop difficiles pour les hydroliennes, selon l'équipe.

Cette promesse à l'échelle commerciale reste à tester.

Des simulations informatiques d'une turbine de 20 mètres suggèrent que les pales pourraient être tout aussi efficaces à l'échelle industrielle. Selon l'équipe, les premiers calculs indiquent que des pales en caoutchouc de taille réelle pourraient potentiellement dépasser la durée de vie de 20 ans prévue pour les turbines actuelles.

Ces travaux restent au stade de la recherche et des développements et des tests supplémentaires seront nécessaires avant toute application industrielle ou commercialisation potentielle, indique l'équipe.

Michelin a déposé un brevet pour cette technologie, et l'université, pionnière dans le domaine de l'énergie marémotrice, détient des brevets connexes.

Le professeur Ignazio Maria Viola, de l'École d'ingénierie de l'Université d'Édimbourg, qui a codirigé l'étude, a déclaré : « L'énergie marémotrice est l'une des ressources renouvelables les plus prévisibles dont nous disposons, mais la mer est si impitoyable que les turbines ont eu besoin de machines complexes pour y survivre."

« Nos pales remplissent cette fonction automatiquement. En se pliant simplement, elles évacuent les charges excédentaires et lissent les fluctuations nuisibles, tout en produisant autant d'énergie. Supprimer les pièces coûteuses et sujettes aux pannes pourrait faire de l'énergie marémotrice un pilier compétitif d'un système énergétique sûr et à bilan carbone nul. »

Le Dr Zhehong Zhang, de l'École d'ingénierie de l'Université d'Édimbourg et co-premier auteur de l'étude, explique : « L'idée est simple : laisser les pales s'adapter au courant, plutôt que de s'appuyer sur des systèmes mécaniques complexes pour résister aux forts courants océaniques. Nos recherches montrent que des pales flexibles peuvent réduire les contraintes néfastes sans compromettre la capture d'énergie, ce qui permet d'exploiter les puissants courants de marée turbulents actuellement trop difficiles à maîtriser. »

Bertrand Daval, vice-président Recherche et Développement Solutions Composites chez Michelin et co-responsable de l'étude, a déclaré : « L'expertise de Michelin réside dans la compréhension du comportement du caoutchouc sous des charges importantes et répétées dans des environnements exigeants. Cette recherche illustre parfaitement comment ce savoir-faire et cette expérience peuvent être mis à profit pour relever l'un des défis les plus complexes des énergies renouvelables : développer des turbines capables de résister aux conditions marines difficiles, avec un potentiel de réduction des coûts. »

https://www.ed.ac.uk/news/flexible-blades-could-make-tidal-power-cheaper

https://www.nature.com/articles/s41586-026-11278-w

https://dx.doi.org/10.1038/s41586-026-11278-w