Récupérer efficacement l'énergie des écoulements
Le couplage entre la dynamique de structures souples et les écoulements environnants peut conduire au mouvement auto-entretenu de corps solides. Par conséquent, plusieurs instabilités fluide-solide ont déjà été étudiées pour évaluer la faisabilité et le rendement de systèmes capables de produire une énergie renouvelable à partir d'écoulements géophysiques. Ces systèmes ont soulevé une grande attention, notamment parce que les éoliennes et les turbines hydrauliques n'ont pas un rendement suffisant à faible puissance. Les scientifiques du projet FLOWENERGY, financé par l'UE, ont appliqué une autre stratégie que celles utilisées habituellement. Au lieu de réduire l'instabilité et les vibrations du solide induites par l'écoulement, ils les ont augmentées afin d'optimiser la quantité d'énergie récupérable à partir d'un écoulement régulier donné. Une partie de l'énergie cinétique du solide, venant de l'énergie de l'écoulement, peut être convertie en électricité. Cette conversion oblige à modifier les propriétés des vibrations du solide: seuil d'instabilité, amplitude et fréquence. Les chercheurs de FLOWENERGY ont montré que l'extraction d'énergie peut bénéficier des propriétés fondamentales de ces systèmes fluide-solide, en générant des vibrations de plus grande amplitude pour des écoulements plus lents. Les scientifiques ont aussi étudié les interactions entre l'écoulement du fluide, les vibrations du solide et l'électricité produite par un drapeau piézoélectrique. Ils ont constaté que les circuits avaient un impact notable sur le rendement de la collecte d'énergie, en favorisant un phénomène de verrouillage ou résonance. Le projet a également étudié des ensembles complexes de solides en vibration pour déterminer les relations entre la disposition locale et les propriétés de vibration. Les expériences ont porté sur des groupements irréguliers de cylindres en rotation. Les chercheurs ont proposé un modèle simple pour déterminer l'amplitude des vibrations des différents cylindres en fonction de leur disposition. Cette étude est essentielle pour concevoir des centrales de récupération de l'énergie ou des ensembles de récupérateurs de l'énergie des écoulements. Le problème des interactions hydrodynamiques dans des ensembles de systèmes autopropulsés a conduit à établir plusieurs collaborations durant le projet. FLOWENERGY a contribué à élargir la compréhension des mécanismes d'échange d'énergie dans des systèmes fluide-solide en vibration, et à déterminer leur potentiel en récupération d'énergie.
Mots‑clés
Récupération de l'énergie des écoulements, fluides géophysiques, instabilités fluide-solide, drapeau piézoélectrique, solides vibrants
