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5 Avr, 2024

Une modernisation inspirée du condor permet d’augmenter de 10 % la production d’énergie des éoliennes

Une modernisation inspirée du condor permet d’augmenter de 10 % la production d’énergie des éoliennes

Les ailes aérodynamiques du condor des Andes ont inspiré un moyen d’augmenter la production d’énergie des éoliennes.

Les ailes aérodynamiques du condor des Andes, qui réduisent la traînée, ont inspiré la création d’un winglet qui, ajouté à une pale d’éolienne, a permis d’augmenter la production d’énergie de 10 % en moyenne, selon une nouvelle étude.

Le terme anglais winglet fait référence à une ailette sensiblement verticale située au bout des ailes d’un avion. Le montage de winglets peut apporter un gain d’efficacité en réduisant la traînée induite par la portance sans augmenter l’envergure de l’aile.

Avec une envergure de 3 à 3,7 m, le condor des Andes est le plus grand oiseau volant du monde. Malgré un poids pouvant atteindre 16 kg, l’aérodynamisme de ses ailes réduit la traînée, ce qui lui permet de planer sur de longues distances sans battre des ailes, jusqu’à 241 km en une journée. Des chercheurs du département d’ingénierie mécanique de l’université de l’Alberta (U of A) au Canada ont examiné si la fixation d’une ailette inspirée du condor sur une pale d’éolienne pouvait également réduire la traînée et augmenter la production d’énergie.

Les pales des éoliennes utilisent l’aérodynamisme pour extraire l’énergie du vent, qui est ensuite convertie en électricité. Mais il est nécessaire de s’assurer qu’elles produisent autant d’énergie que possible si nous voulons pouvoir compter sur une production d’énergie propre et durable.

Ce qui réduit généralement l’efficacité des éoliennes, c’est la traînée induite, créée par la portance. Lorsqu’une pale traverse l’air, une zone de basse pression se forme au-dessus d’elle (côté aspiration). L’air à plus haute pression sous la pale (côté pression) cherche à s’équilibrer avec la zone à plus basse pression au-dessus, ce qui donne lieu à des tourbillons d’extrémité, c’est-à-dire de l’air qui s’échappe en spirale de l’extrémité des pales. Les tourbillons dévient le flux d’air vers le bas, créant ainsi une traînée induite.

L’ailette (en rouge) est une caractéristique commune aux avions modernes

Alors que la plupart des avions modernes réduisent la traînée induite en utilisant des winglets pour minimiser l’effet des tourbillons d’extrémité, leur utilisation dans l’industrie éolienne n’en est encore qu’à ses débuts. Les études menées sur les éoliennes équipées d’ailettes ont révélé une augmentation de la production d’énergie, mais souvent au prix d’un allongement de l’extrémité de la pale. Il est donc difficile de déterminer si l’amélioration est directement attribuable à l’ailette ou à une augmentation de la surface mouillée de la pale, c’est-à-dire la surface en contact avec le flux d’air extérieur.

Pour clarifier la question, les chercheurs de l’université se sont tournés vers Biome Renewables, une société canadienne de design industriel qui crée des produits énergétiques propres en imitant la nature et qui a conçu des ailettes basées sur les ailes de condor. Biome a mis au point son winglet bio-inspiré pour le « Projet Condor ». Il mesure 5,35 m de long et est conçu pour être fixé à l’extrémité de la pale d’une éolienne après sa production. Les chercheurs ont utilisé des simulations informatiques pour déterminer l’effet de l’ajout du winglet de Biome à un échantillon d’éolienne sur sa production d’énergie.

L’ailette inspirée du condor de Biome Renewables

Ils ont constaté que l’ajout de l’ailette augmentait la différence de pression entre la surface d’aspiration et la surface de pression le long de l’envergure de la pale, ce qui augmentait le couple de l’éolienne (force de rotation autour d’un axe) et la production d’énergie. L’augmentation moyenne de la production d’énergie a été de 10 %, ce qui, selon les chercheurs, s’explique par les changements aérodynamiques provoqués par l’ailette et non par une simple augmentation de la surface balayée de la pale.

« En résumé, les résultats de l’étude du sillage et de la production d’énergie suggèrent que cette conception bio-inspirée peut augmenter la production d’énergie des éoliennes », ont déclaré les chercheurs.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544224003335?via%3Dihub

https://www.ualberta.ca/engineering/mechanical-engineering/index.html

https://www.rechargenews.com/energy-transition/andean-condor-could-hold-key-to-sending-wind-turbine-power-output-soaring/2-1-1618568