La prolifération des éoliennes a imprimé dans l’esprit de chacun un design simple. Trois pales blanches, qui tournent au gré de la vitesse du vent autour d’un axe horizontal au bout d’un long mât vertical. Un arbitrage entre performances, turbulences générées et coûts de fabrication jugé, dans la plupart des situations, optimal. Mais l’explosion de l’électricité produite à partir du vent – une source intermittente, mais gratuite, abondante et non polluante – pousse les ingénieurs à concevoir des formes originales, voire parfois déroutantes.
Dernier épisode en date : un article, publié fin avril dans le journal Renewable Energypar des chercheurs de l’université Oxford Brookes (Royaume-Uni), estime que l'utilisation des éoliennes aux pales tournantes autour d’axes verticaux (c'est-à-dire directement autour du mat) permettrait d’installer des champs bien plus compacts. Un bon point, au vu des difficultés des producteurs d’énergies renouvelables pour trouver des terrains où s’installer.
Se serrer pour gagner 15% d’efficacité
Le modèle d’éolienne à axe vertical n’est pas nouveau. Bien connues, ces dernières ont l’avantage de fonctionner face à des vents qui soufflent dans toutes les directions et de limiter les coûts de maintenance. Mais elles produisent moins d’électricité que les éoliennes à axe horizontal, du fait de leur design, de leur proximité avec le sol et de leur démarrage difficile. Précisément : les éoliennes tripales classiques peuvent convertir la moitié de l’énergie du vent en électricité là où les modèles à axe vertical atteignent au mieux 35-40% de rendement, notent les chercheurs.
Pas de quoi ranger la solution au placard, jugent-ils. Via des simulations numériques complexes de dynamique des fluides, les scientifiques ont pu montrer que dans la plupart des cas, les éoliennes à axe vertical se renforcent les unes les autres lorsqu’elles sont à proximité. Selon la direction du vent et leur positionnement respectif, ces dernières peuvent gagner jusqu’à 15% d’efficacité lorsqu’elles sont très proches, calculent les chercheurs. Un atout de taille, alors que les éoliennes traditionnelles, au contraire, se handicapent mutuellement. Et doivent donc être très éloignées les unes des autres pour ne pas êtres affectées par les turbulences générées par leurs voisines !
Plus de dix fois le diamètre des pales entre deux éoliennes
Prometteurs, ces résultats permettent d’imaginer des champs d’éoliennes en rang d'oignons, là où la pratique est aujourd’hui de laisser plus de dix fois le diamètre des pales entre deux éoliennes. De quoi conduire les chercheurs à affirmer, dans un communiqué de presse, que “le futur de l’éolien devrait être vertical”.
Reste à voir si la moindre emprise au sol suffira à convaincre industriels et énergéticiens de se lancer. Ces dernières années, plusieurs start-up de l’éolien à axe vertical – comme Helix Wind aux Etats-Unis ou Nenuphar en France (dont le projet Vertiwind était porté avec Areva (aujourd'hui Orano) et EDF Energies nouvelles) – ont jeté l’éponge face aux performances supérieures des éoliennes tripales classiques. Mais certaines subsistent, comme la pépite suédoise SeaTwirl, qui compte sur la baisse des coûts de fabrication et de maintenance que permet l’éolien à axe vertical pour imposer le concept dans l’offshore flottant.
