L'utilisation de convertisseurs d'énergie à débit intégré (ou hydrocinétique) dans les rivières semble offrir une autre option viable et efficace pour développer les énergies renouvelables et limiter les émissions de carbone aux États-Unis. Bien que le potentiel des systèmes de récupération d'énergie à débit réservé ait déjà été démontré pour les rivières à lit fixe, les chercheurs ont maintenant développé une démonstration à l'échelle de l'énergie hydrocinétique générée à partir d'un chenal de rivière avec un lit sablonneux. leurs découvertes, détaillé dans un nouvel article publié dans Énergie naturelle , ont montré que la centrale hydrocinétique modèle peut générer de l'énergie de manière efficace et sûre sans compromettre la stabilité de l'environnement géomorphologique de la rivière.

Alors que l'intérêt mondial pour faire progresser les technologies énergétiques durables et renouvelables continue de croître, les scientifiques ont estimé que l'énergie cinétique inexploitée peut être récoltée à partir du débit d'eau des ruisseaux, les rivières et les marées pour produire jusqu'à 10 pour cent de l'électricité du pays. L'idée clé est d'installer dans les lits des cours d'eau des réseaux de turbines axiales et tangentielles, ressemblant beaucoup à des « parcs éoliens sous-marins, " pour exploiter l'énergie cinétique sans avoir besoin de construire des barrages comme dans la production d'énergie hydroélectrique traditionnelle. Si des résultats prometteurs ont déjà été obtenus pour les rivières à lit fixe, la faisabilité et le potentiel de ces technologies doivent encore être démontrés pour une grande classe de rivières dans la nature avec des lits de sable et des dunes de sable en migration.

Une équipe de scientifiques, dont Fotis Sotiropoulos, Doctorat., un professeur distingué SUNY et doyen du Collège d'ingénierie et des sciences appliquées de l'Université Stony Brook, et collaborateurs du laboratoire St. Anthony Falls de l'Université du Minnesota, s'est penché sur cette question.

Les chercheurs ont créé une centrale hydrocinétique modèle dans des conditions de laboratoire contrôlées représentatives des grandes rivières sablonneuses. Ils ont installé plusieurs hydroliennes immergées dans un canal de 85 mètres de long et 2,75 mètres de large. Le canal reproduit l'hydraulique, transport de sédiments, et la plage d'échelle morphodynamique d'une rivière naturelle dans des conditions de laboratoire contrôlées permettant aux chercheurs de contrôler le débit et le débit de sédiments. Ils ont utilisé des techniques de mesure de débit de pointe et un scanner laser haute résolution pour visualiser comment les grandes dunes de sable en migration interagissent avec les turbines et ont un impact sur les performances et la résilience de la centrale hydrocinétique dans un environnement fluvial actif en sédiments.

L'étude a montré qu'avec un bon placement des turbines, la centrale pourrait extraire efficacement l'énergie cinétique sans compromettre l'équilibre géomorphique de la rivière et la sécurité structurelle des fondations de la turbine, même en présence de grandes dunes de sable migratrices.

"Nos travaux montrent qu'il est possible de récolter l'énergie hydrocinétique des rivières sablonneuses sans nuire à l'intégrité structurelle des turbines ni perturber l'environnement de la rivière. Les rivières sablonneuses sont répandues dans la nature et nos découvertes pourraient donc avoir un impact sur la production d'électricité renouvelable dans les communautés tout autour le pays et le monde, " a résumé le doyen Sotiropoulos.