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Une conception pour une énergie éolienne moins chère
Éolienne FloDesign , une spin-off de la société aérospatiale FloDesign basée à Wilbraham, MA, a développé une éolienne qui pourrait produire de l'électricité à la moitié du coût des turbines conventionnelles. La société a récemment levé 6 millions de dollars lors de sa première ronde de financement par capital-risque et a annoncé des partenariats avec des développeurs de parcs éoliens.
Jet de vent : Un rendu d'une nouvelle conception de turbine, qui peut augmenter l'énergie captée du vent.
La conception de l'entreprise, qui s'appuie sur la technologie développée pour les moteurs à réaction, contourne une limite fondamentale des éoliennes conventionnelles. En règle générale, lorsque le vent s'approche d'une turbine, près de la moitié de l'air est forcé autour des pales plutôt qu'à travers elles, et l'énergie de ce vent dévié est perdue. Au mieux, les éoliennes traditionnelles ne captent que 59,3 % de l'énergie éolienne, une valeur appelée limite de Betz.
FloDesign entoure ses pales d'éolienne d'un carénage qui dirige l'air à travers les pales et l'accélère, ce qui augmente la production d'énergie. La nouvelle conception génère autant de puissance qu'une éolienne conventionnelle avec des pales deux fois plus grosses en diamètre. La taille plus petite des pales et d'autres facteurs permettent aux nouvelles turbines d'être plus proches les unes des autres que les turbines conventionnelles, augmentant ainsi la quantité d'énergie pouvant être générée par acre de terrain.
L'idée d'envelopper les pales des éoliennes n'est pas nouvelle. Mais les conceptions antérieures étaient trop grandes pour être pratiques, ou elles ne fonctionnaient pas bien, en partie parce que les pales devaient être très étroitement alignées avec la direction du vent - à moins de trois ou quatre degrés, dit Stanley Kowalski , PDG de FloDesign. Les nouvelles pales sont plus petites et peuvent fonctionner à des angles allant jusqu'à 15 à 20 degrés par rapport à la direction du vent.
De face, l'éolienne ressemble à l'entrée d'air d'un moteur à réaction. À mesure que l'air s'approche, il rencontre d'abord un ensemble d'aubes fixes, appelé stator, qui le redirige vers un ensemble d'aubes mobiles, le rotor. L'air fait tourner le rotor et sort de l'autre côté, se déplaçant maintenant plus lentement que l'air circulant à l'extérieur de la turbine. Le carénage est façonné de manière à guider cet air extérieur relativement rapide dans la zone située juste derrière les rotors. L'air à déplacement rapide accélère l'air à déplacement lent, créant une zone de basse pression derrière les aubes de turbine qui aspire plus d'air à travers elles.
Il est plausible qu'une telle conception puisse doubler ou tripler la puissance de sortie d'une turbine, dit Paul Sclavounos , professeur de génie mécanique au MIT. Une partie de l'augmentation vient simplement du guidage de l'air vers la turbine avec le carénage. Mais Sclavounos note qu'il est également utile d'utiliser le vent entourant l'éolienne pour accélérer le flux d'air, car la puissance produite par une éolienne augmente avec le cube de la vitesse du vent. La question clé est de savoir si les nouvelles turbines peuvent être construites et entretenues à un coût suffisamment bas, dit Sclavounos.
FloDesign a déjà construit un petit prototype pour les tests en soufflerie. Sa prochaine étape consiste à construire un système de 12 pieds de diamètre et 10 kilowatts pour les tests sur le terrain. Le prototype sera terminé d'ici la fin de l'année prochaine ou au début de 2010, avec des éoliennes commerciales à suivre. (La société ne prend pas encore de commandes.) À terme, la société prévoit de fabriquer des turbines pouvant atteindre un mégawatt.