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Une étude surprenante montre comment les éoliennes peuvent mieux fonctionner derrière les collines
Les ingénieurs font de grands efforts pour maximiser l'exposition des éoliennes, plaçant des pales au sommet de hautes tours sur les crêtes des collines ou à des kilomètres au large de l'océan sauvage et non protégé. Une nouvelle étude a lancé une courbe intéressante qui pourrait ouvrir de nouvelles voies pour la production d'énergie renouvelable, démontrant comment les turbines nichées derrière les collines pourraient en fait produire des quantités d'énergie plus élevées que celles à l'air libre.La recherche a été menée à l'Université de Twente aux Pays-Bas et a cherché à explorer comment, dans certaines circonstances, les éoliennes pourraient réellement bénéficier d'être placées derrière des collines. Les scientifiques l'ont fait grâce à une technique de modélisation aérodynamique appelée simulation de grands tourbillons, qui leur a permis de simuler les effets d'une colline en trois dimensions sur les performances des éoliennes sous le vent.
La simulation était basée sur une turbine de 90 mètres de haut avec des pales de 63 mètres, placée à 756 mètres derrière une colline de 90 mètres de haut. Contre-intuitivement, l'équipe a découvert que, dans certaines conditions, cet arrangement particulier augmentait en fait la production d'électricité de la turbine d'environ 24 %.
Des simulations aérodynamiques ont montré que les éoliennes pourraient être capables de produire plus d'énergie lorsqu'elles sont placées derrière des collines.
"La vitesse du vent immédiatement derrière la colline est plus lente, ce qui crée une zone de basse pression", explique l'auteur de l'étude, le Dr Richard Stevens. "Cette zone de basse pression aspire l'air d'en haut, où le vent est beaucoup plus fort qu'il ne l'est près de le sol. Cela signifie qu'une éolienne n'a pas besoin d'être plus haute pour profiter des vents forts à des altitudes plus élevées.
Cet effet se combine avec un autre relatif aux changements de direction du vent lorsqu'il souffle sur la colline, ce qui augmente l'intensité des forces lorsqu'elles balaient l'éolienne.
Une simulation montre que le flux de vent à faible vitesse de vent (bleu) tourne vers le haut derrière la colline, mettant l'éolienne (la ligne verticale) dans un flux de vent plus fort (rouge) Université de Twente
"En outre, le vent au-dessus de la colline souffle dans une direction différente du vent près du sol", explique Stevens. "Cela fait que l'air lent s'éloigne de l'éolienne, laissant l'éolienne derrière la colline profiter du fort courant."
Bien que l'étude démontre que certaines éoliennes placées derrière des collines dans certains environnements pourraient produire de plus grandes quantités d'énergie, il y a d'autres facteurs à considérer. Les simulations montrent que cette augmentation du vent entraîne des turbulences plus importantes, ce qui entraînerait une plus grande usure des turbines. Les scientifiques continuent de rechercher si les avantages l'emportent sur le type de dommages que les turbines pourraient subir et si cette augmentation des performances peut être reproduite dans des contextes plus larges et réels.
"Pour cette situation particulière, avec une seule colline, la production d'énergie est plus élevée mais le terrain réel est beaucoup plus complexe", explique Stevens."
Bonne journée et bonne route!
