Des éoliennes plus efficaces du point de vue aérodynamique grâce aux riblets
Les requins de chasse à grande vitesse, comme le grand requin blanc, ont développé une texture de peau écailleuse unique qui réduit la traînée et donc améliore leur efficacité énergétique et leur vitesse. De minuscules «riblets» (nervures) présents sur chaque écaille facilitent l’écoulement de l’eau, réduisant ainsi les turbulences et les pertes d’énergie. Les ingénieurs de l’industrie aérospatiale s’intéressent aux riblets depuis les années 1980, ce qui a donné lieu à des avancées technologiques significatives. Le projet Riblet4Wind, financé par l’UE, s'est donné pour ambition de procéder au transfert de la technologie des riblets, qui a fait ses preuves dans le secteur aérospatial, vers des applications dans le domaine des systèmes d’énergie éolienne renouvelable en plein essor.
Des requins aux avions, puis aux éoliennes
Pour commencer leurs travaux, les ingénieurs de Riblet4Wind se sont appuyés sur des technologies existantes: un revêtement à riblets et une technique d’application automatisée en une seule étape. Selon Dorothea Stübing, coordinatrice du projet, «avant Riblet4Wind, des expériences en soufflerie avaient montré que les profils équipés de ce revêtement à riblets présentaient de meilleures performances aérodynamiques, avec jusqu’à 30 % d’augmentation de la finesse. Des tests en vol effectués sur des plaques de revêtement structuré avec des riblets et des études approfondies de l’influence du vieillissement et de l’usure sur les performances aérodynamiques ont confirmé le potentiel de cette technologie.» De la même façon que les riblets des requins répondent à des «spécifications» propres aux besoins des différentes espèces, la diversité des profils aérodynamiques de l’industrie requiert une conception de riblet sur mesure pour garantir un impact maximal. Il a fallu pour cela développer de nouvelles simulations aérodynamiques de pales d’éoliennes équipées de revêtements à riblets afin de déterminer le choix le plus avantageux en ce qui concerne les dimensions des riblets et leur emplacement sur les pales. Les scientifiques de Riblet4Wind ont également dû modifier les matériaux et les processus utilisés pour fabriquer les modèles. Disposant de toutes les technologies dont ils avaient besoin, les chercheurs étaient prêts à passer à une démonstration à grande échelle sur une véritable éolienne.
Surmonter les obstacles, dépasser les attentes et établir un plan pour l’avenir
Mettre en œuvre des innovations peut s’apparenter à un chemin semé d’embuches. Divers obstacles ont été rencontrés, et l’équipe s’est trouvée dans des situations loin d’être optimales pour procéder à la démonstration de la technologie. Une des plus grosses difficultés était liée au fait qu’il fallait recourir à une éolienne vieille de 20 ans pour procéder à la démonstration de la technologie et de ses avantages en termes d’augmentation de la production d’énergie. En dépit de ces obstacles, Mme Stübing fait remarquer que: «Nous avons réussi à appliquer le revêtement à riblets sur trois pales de rotor – et avec cette réalisation nous avons surpassé les progrès accomplis en aéronautique – et nous avons surveillé l'impact sur les performances pendant neuf mois de fonctionnement. Le travail aérodynamique réalisé dans le cadre du projet a largement dépassé les tâches initialement prévues.» Des expériences poussées en soufflerie avec des profils de pales revêtus de riblets ont permis de constituer une solide base de connaissances sur l’influence de ces riblets sur le comportement aérodynamique des pales pour différents angles d’attaque. Riblet4Wind étudie actuellement les possibilités de tester la technologie sur une éolienne moderne dans le parc éolien d’un site de recherche équipé d’infrastructures de mesure et de performances énergétiques. Les essais à venir permettront de prouver la fiabilité, l’amélioration de la puissance de sortie et la réduction des émissions sonores des pales d’éoliennes recouvertes de riblets sur un système de pointe. Ces données s’avèreront précieuses pour faciliter la commercialisation de cette technologie et son adoption par le marché. Dans le même temps, les partenaires vont de l’avant en établissant des plans d’affaires pour la commercialisation des technologies individuelles développées dans le cadre du projet. Mme Stübing résume: «La nature a développé des solutions intéressantes pour toutes sortes de problèmes et, avec nos capacités technologiques actuelles, nous sommes en mesure de les transférer avec succès vers des applications techniques.» Leurs modèles affinés et leurs revêtements améliorés devraient avoir un impact important sur le développement des profils aérodynamiques dans les secteurs de l’aérospatiale, de l’énergie éolienne ainsi que dans d’autres domaines.
Mots‑clés
Riblet4Wind, riblet, vent, revêtement, aérodynamique, éolienne, requin, énergie, puissance, soufflerie, aérospatiale, traînée, renouvelable, bruit
