Selon une nouvelle étude, les éoliennes gagneraient à être placées derrière des collines.
Les ingénieurs se donnent beaucoup de mal pour maximiser l’exposition des éoliennes, en plaçant les pales au sommet de grandes tours sur les crêtes des collines ou à des kilomètres de la côte, au-dessus de l’océan et non protégé. Une nouvelle étude a mis en évidence un phénomène intéressant qui pourrait ouvrir de nouvelles voies pour la production d’énergie renouvelable, en démontrant que les éoliennes nichées derrière des collines pourraient en fait produire de plus grandes quantités d’énergie que celles situées en plein air.
Les recherches ont été menées à l’Université de Twente, aux Pays-Bas, et ont cherché à explorer comment, dans certaines circonstances, les éoliennes pourraient bénéficier d’être placées derrière des collines. Pour ce faire, les scientifiques ont utilisé une technique de modélisation aérodynamique baptisée « simulation de grands tourbillons »(large eddy simulation), qui leur a permis de simuler les effets d’une colline tridimensionnelle sur les performances des éoliennes sous le vent.
La simulation était basée sur une turbine de 90 mètres de haut avec des pales de 63 mètres, placée à 756 mètres derrière une colline de 90 mètres de haut. De manière contre-intuitive, l’équipe a constaté que, dans certaines conditions, cette disposition particulière augmentait en fait la production d’énergie de l’éolienne d’environ 24 %.
Des simulations aérodynamiques ont montré que les éoliennes pouvaient produire plus d’énergie lorsqu’elles étaient placées derrière une colline.
« La vitesse du vent immédiatement derrière la colline est plus faible, ce qui crée une zone de basse pression », explique le Dr Richard Stevens, auteur de l’étude. « Cette zone de basse pression aspire l’air d’en haut, où le vent est beaucoup plus fort qu’à proximité du sol. Cela signifie qu’une éolienne n’a pas besoin d’être plus haute pour profiter des vents forts en altitude. »
Cet effet se combine à un autre, lié aux changements de direction du vent lorsqu’il souffle sur la colline, qui augmente l’intensité des forces lorsqu’elles balaient l’éolienne.
Une simulation montre que le flux de vent à faible vitesse (bleu) tourne vers le haut derrière la colline, plaçant l’éolienne (la ligne verticale) dans un flux de vent plus fort (rouge)
« De plus, le vent au-dessus de la colline souffle dans une direction différente de celle du vent près du sol », explique M. Stevens. « Cela fait que l’air qui se déplace lentement s’éloigne de l’éolienne (voir ci-dessus), laissant l’éolienne derrière la colline bénéficier du fort courant. »
Si l’étude démontre que certaines éoliennes placées derrière des collines dans certains environnements pourraient produire de plus grandes quantités d’énergie, il y a d’autres facteurs à prendre en compte. Les simulations montrent que cette augmentation du vent entraîne des turbulences plus importantes, ce qui provoquerait une plus grande usure des turbines. Les scientifiques poursuivent leurs recherches pour savoir si les avantages l’emportent sur le type de dommages que les turbines pourraient subir, et si cette augmentation des performances peut être reproduite dans des contextes plus larges et réels.
« Dans cette situation particulière, avec une seule colline, la production d’énergie est plus élevée, mais le terrain réel est beaucoup plus complexe », explique Richard Stevens.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148121007114?via%3Dihub
