19 Février 2020  |  Énergie
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 12/2019

Les éoliennes « cerfs-volants » prennent leur envol

Georges Pop

Une équipe de neuf scientifiques du Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (Empa) de Dübendorf (ZH) teste actuellement une nouvelle génération de cerfs-volants capables de capter l’énergie éolienne. À terme, les centrales de ce type devraient pouvoir fournir du courant de manière entièrement automatisée. Le projet a déjà passé avec succès le cap d’une démonstration en automne 2018 sur les hauteurs du Chasseral, dans le Jura bernois.

Tous ceux qui ont déjà joué au cerf-volant connaissent cet effet : lorsque le vent s’empare de l’aérodyne de papier, la ligne qui le retient file vivement entre les doigts et il faut parfois la retenir avec fermeté. L’idée consiste donc à faire voler une sorte de cerf-volant relié par un filin à un tambour couplé à un générateur pour tirer profit de la force du vent dans un mouvement hélicoïdal. Une fois le filin entièrement déroulé, l’engin doit redescendre vers son point d’attache, laissant le câble s’enrouler à nouveau autour du tambour, avant un nouvel envol ; et ainsi de suite sans intervention humaine ! Le principe physique peut paraître simple, mais sa mise en œuvre est très complexe. Selon l’ingénieur Rolf Luchsinger, initiateur du projet, « Le grand défi n’est pas le vol en soi, mais l’automatisation du décollage et de l’atterrissage. »
 
Les éoliennes de Rolf Luchsinger (ici le T29) ressemblent davantage à des planeurs qu’à des cerfs-volants. (© Empa)

 
Rolf Luchsinger a créé en 2013 au sein de l’Empa la société d’essaimage TwingTec dont il est aujourd’hui le directeur. TwingTec est en Europe l’une des premières entreprises à s’être engagée dans le développement d’éoliennes aéroportées. Il s’agit de démontrer qu’il n’est pas obligatoire, pour exploiter l’énergie du vent, d’ériger des mâts d’acier supportant de grandes pales d’hélice dont les nuisances, réelles ou supposées, sont dénoncées par les riverains et les défenseurs du paysage, qui multiplient les recours contre leur implantation.
À vrai dire, les « cerfs-volants » mis au point par l’équipe de Rolf Luchsinger ressemblent davantage à un petit avion qu’à un jouet d’enfant. Le prototype baptisé TwingTec T28, un planeur de 3 m d’envergure à ailes rigides, a été testé avec succès il y a une année. L’engin s’est élevé à une altitude de 500 m en toute autonomie. Il a produit de l’électricité pendant une trentaine de minutes avant, comme prévu, de revenir se poser sur sa plate-forme. Actuellement, les ingénieurs de TwinTec expérimentent, toujours sur les hauteurs du Chasseral, un engin plus performant, nommé T29, appelé à manœuvrer sur une longue durée. Il devra non seulement décoller et atterrir automatiquement, mais fournir 10 kW destinés à être injectés dans le réseau. C’est le groupe des forces motrices bernoises BKW qui a accepté de distribuer le courant généré par ces tests. Le savoir-faire acquis lors des expériences en cours doit permettre, à relativement court terme, de lancer la première production en série, celle du TT100, un planeur de 15 m d’envergure. Fixé sur un conteneur standard, il sera capable de décoller et d’atterrir sans intervention humaine pour produire quelque 100 kW de puissance électrique ce qui, selon TwinTec, est suffisant pour alimenter en énergie une soixantaine de maisons individuelles.
 
Le prototype T28 a été testé avec succès en automne 2018 au Chasseral dans le Jura bernois. (© Empa)

 
Pour l’immédiat, le principal obstacle est d’ordre financier. La production en série va exiger d’importants capitaux. Le prototype T29 a reçu le soutien de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN). Mais pour les prochaines étapes, la société de Rolf Luchsinger recherche des investisseurs privés et des partenaires dans le secteur de l’énergie. Et le temps presse, car la concurrence est rude. En Europe, dix jeunes entreprises innovantes et plusieurs équipes universitaires, ainsi que de hautes écoles techniques, sont également sur les rangs. Toutes sont membres de l’association Airborne Wind Europe (AWEurope) qui organise une grande conférence tous les deux ans. La huitième a eu lieu les 15 et 16 octobre derniers à l’Université de Strathclyde à Glasgow, en Écosse. Ce fut l’occasion de constater que les progrès sont rapides !
Il est cependant peu probable qu’un jour, les cerfs-volants mis au point à l’Empa surgissent en nombre sur le Plateau suisse. Davantage peut-être sur certains domaines alpins ! « Notre éolien n’est pas destiné aux régions densément peuplées », explique Rolf Luchsinger. Selon lui, ce type d’équipement est prioritairement destiné à des lieux isolés. « Nos clients potentiels, ce sont les mines, les communautés isolées, les îles. Autant d’endroits qui utilisent actuellement des générateurs diesel bruyants, polluants et dont le carburant doit être acheminé au prix fort », ajoute-t-il. Les planeurs amarrés de TwingTec permettraient d’économiser du carburant et, à moyen terme, de produire l’intégralité de l’énergie nécessaire aux futurs clients de la jeune entreprise. À plus long terme, les objectifs de Rolf Luchsinger sont encore plus audacieux : bâtir des parcs flottants de cerfs-volants sur la mer. « Car la place et le vent n’y manquent pas, et personne n’est dérangé », conclut-il.
 
À propos d’Airborne Wind Europe (AWEurope)
AWEurope est l’association de l’industrie européenne de l’énergie éolienne aéroportée. Elle encourage la production d’énergie par l’exploitation des vents de haute altitude au moyen de systèmes éoliens aériens. Elle représente les intérêts de l’industrie éolienne aéroportée ainsi que du monde universitaire auprès des décideurs politiques et économiques ; elle fournit des informations ainsi que des données fiables sur l’énergie éolienne aéroportée, puis coordonne les recherches et les diverses étapes vers leur industrialisation. Cinq groupes de travail ont été créés : Directives techniques et de sécurité ; Réglementation de l’espace aérien ; Questions environnementales ; Communication et enfin Feuille de route. AWEurope rassemble notamment une dizaine d’entreprises actives dans la production d’énergie éolienne, ainsi que des chercheurs de l’École polytechnique de Milan et de l’Université de technologie de Delft (Pays-Bas).
 
 
Rolf Luchsinger
Directeur de TwinTech à l’Empa
Rolf Luchsinger@empa.ch
Tél. 058 765 40 90


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