Alors que les parcs éoliens terrestres et offshore ont proliféré dans le monde ces dernières années, Une nouvelle recherche menée par l'Université du Colorado à Boulder met en évidence une conséquence jusqu'alors sous-explorée :un effet de sillage des parcs éoliens en amont qui peut réduire la production d'énergie de leurs voisins sous le vent.

L'étude, entrepris en collaboration avec l'Université de Denver (DU) et le National Renewable Energy Laboratory (NREL), combine l'analyse juridique et économique avec la modélisation atmosphérique pour démontrer que les effets de sillage, qui se produisent lorsque des groupes d'éoliennes réduisent la vitesse du vent jusqu'à plusieurs kilomètres derrière eux, sont mesurables et prévisibles, mais restent largement ignorés dans le droit immobilier américain actuel.

La recherche paraît aujourd'hui dans la revue Énergie naturelle .

"Les résultats soulignent la nécessité d'un développement coordonné et d'une prise de conscience de la situation dans son ensemble afin de maximiser la production d'énergie éolienne à l'échelle nationale, " a déclaré Julie Lundquist, auteur principal de l'étude et professeur agrégé au département des sciences atmosphériques et océaniques de CU Boulder (ATOC).

Les développeurs d'énergie éolienne recherchent des sites avec des ressources éoliennes fiables ainsi qu'un accès pratique aux lignes de transmission électrique, conduisant à un déploiement dense de turbines dans des zones de choix avec peu de coordination entre concurrents. Près de 90 % des parcs éoliens américains sont situés à moins de 25 milles d'un autre parc éolien, et souvent beaucoup plus près.

Pourtant, tout comme un propriétaire dont les vues autrefois dégagées sont bloquées par une nouvelle construction, l'étude montre que les parcs éoliens existants risquent de perdre une production d'énergie précieuse s'ils se retrouvent soudainement sous le vent d'un nouveau voisin et de son sillage éolien et réduisant l'énergie.

En utilisant des données accessibles au public sur la production d'énergie mensuelle et la direction du vent dominant, les chercheurs ont modélisé l'effet de sillage sur une paire de parcs éoliens de l'ouest du Texas, en utilisant un tiers comme témoin. Ils ont constaté que les réductions de la vitesse du vent dues à la mise en place du parc en amont réduisaient la production du parc désormais en aval de 5 % de 2011 à 2015. une perte de revenus estimée à environ 3,7 millions de dollars.

"Tout comme les utilisateurs d'eau en amont peuvent, sciemment ou non, imposer des coûts supplémentaires en aval, le même effet est en jeu ici, " a déclaré Daniel Kaffine, co-auteur de l'étude et professeur au département d'économie de CU Boulder. "Nous avions une idée générale de cette interaction auparavant et voulions l'explorer davantage en utilisant un mélange de sciences sociales et de données atmosphériques."

Kaffine et Lundquist, tous deux boursiers de l'Institut des énergies renouvelables et durables (RASEI), a noté que le Texas était une bonne étude de cas en raison de sa participation actuelle et future dans le développement de l'énergie éolienne, ainsi que des parallèles historiques concernant les droits d'utilisation des ressources pétrolières et gazières de l'État.

Il y a plus d'un siècle, la loi sur le pétrole et le gaz reconnaissait la « règle de capture, " qui permet à un propriétaire foncier de capter les ressources pétrolières d'un voisin en les aspirant d'un puits adjacent. alors les États sont intervenus pour réguler la production par le bien-espacement, la mise en commun et d'autres mesures de coordination. De la même manière, les États ont développé des régimes juridiques sur l'eau qui protègent les droits des utilisateurs antérieurs. Mais la loi américaine actuelle sur la propriété ne contient aucune disposition de ce type pour l'énergie éolienne.

« Il a fallu des décennies au droit du pétrole, du gaz et de l'eau pour créer ces régimes juridiques, " a déclaré K.K. DuVivier, co-auteur de l'étude et professeur au Sturm College of Law de DU. "Il semble que l'énergie éolienne n'ait pas encore atteint un stade de maturité similaire. J'espère que cette recherche aidera à sensibiliser à l'étendue du problème de veille et à éduquer ceux qui cherchent un recours juridique."

On a observé que les sillages des turbines s'étendaient jusqu'à 25 milles, s'étendant potentiellement sur plusieurs juridictions d'État et de comté et compliquant encore plus les choses.

« Dans l'immédiat, certaines incitations commerciales pourraient changer, " a déclaré Kaffine. " Les entreprises énergétiques pourraient mettre davantage l'accent sur la sécurisation des baux en amont pour s'assurer qu'elles disposent d'un tampon suffisant. "

Mais si les conseils juridiques peuvent prendre du retard, Lundquist a souligné que les simulations scientifiques sophistiquées de l'équipe montrent que l'effet de sillage est un phénomène atmosphérique hautement prévisible qui peut être modélisé et planifié à la lumière des nouvelles données.

« Il est encourageant de constater que les effets de sillage observés dans l'analyse économique sont capturés par les simulations atmosphériques, " a déclaré Jessica Tomaszewski, un étudiant diplômé de l'ATOC qui a co-écrit la nouvelle étude.

"Les sillages les plus forts se produisent la nuit, lorsque l'atmosphère est stable et que la vitesse et la direction du vent répondent à des critères précis, " dit Lundquist. " Sur le mois de sillages simulés, seulement 28 heures, ou moins de 4 % du temps, avait des sillages dépassant 20 pour cent de la capacité du parc sous le vent, suggérant que ce problème épisodique peut être prédit et géré. »

« Les propriétaires et les gestionnaires de réseau peuvent utiliser ces informations pour anticiper le problème. De nouvelles recherches au NREL sur la manipulation des sillages pourraient être utiles, " a déclaré Tomaszewski. " En fin de compte, cependant, une meilleure coordination sera nécessaire pour maximiser les avantages publics de l'énergie éolienne. »

La prise en compte de l'effet de sillage sera particulièrement cruciale pour le grand nombre de parcs éoliens offshore actuellement en développement au large de la côte est des États-Unis, Lundquist ajouté.

« Les parcs éoliens offshore sont importants, mais ils sont chers à construire et les erreurs seront tout aussi chères, " elle a dit.

« Ce projet explore les liens entre l'économie, légal, et les enjeux sociaux et les processus géophysiques dans la production d'énergie éolienne, " a déclaré Tom Baerwald, directeur de programme pour le programme Dynamics of Coupled Natural and Human Systems de la National Science Foundation, qui a financé la recherche. "Ces résultats font progresser notre compréhension de ces interactions, et fournir des conseils pour le développement réussi de l'énergie renouvelable pour l'avenir."

Les chercheurs espèrent étendre leurs efforts pour mesurer les effets de sillage des parcs éoliens en incorporant des mesures d'avions ainsi qu'en capturant des données à une échelle de temps plus fréquente à partir d'autres sites à travers le pays.