Les systèmes éoliens aéroportés (AWES) sont un nouveau type de technologie pour récolter l'énergie éolienne. La tour et le rotor coûteux et lourds d'une éolienne conventionnelle sont remplacés par une longe légère et un avion (cerfs-volants géants flexibles ou gros drones), respectivement. Dans le schéma dit de génération au sol, AWES utilise la force de tension de l'attache pour déplacer un générateur électrique au sol tandis que, dans les scénarios de génération de mouches, l'énergie électrique est produite par des éoliennes à bord de l'avion et transmise au sol par une longe conductrice. Dans les deux cas, AWES présente de faibles coûts d'installation et de matériel et opère à haute altitude (plus de 500 mètres) où les vents sont plus intenses et moins intermittents. Ils présentent également un faible impact visuel et leur transport plus facile les rend aptes à produire de l'énergie dans des zones reculées et difficiles d'accès.

« AWES sont des technologies de rupture qui fonctionnent à haute altitude et génèrent de l'énergie électrique, " explique Gonzalo Sánchez Arriaga, Chargé de recherche Ramón y Cajal au département de bio-ingénierie et d'ingénierie aérospatiale de l'UC3M. « Ils combinent des disciplines reconnues de l'électrotechnique et de l'aéronautique, comme la conception de machines électriques, aéroélasticité et contrôle, avec des disciplines nouvelles et non conventionnelles liées aux drones et à la dynamique des attaches, " il ajoute.

Dans ce cadre, les chercheurs de l'UC3M ont présenté un nouveau simulateur de vol pour AWES dans un article scientifique récemment publié dans Modélisation mathématique appliquée . "Le simulateur peut être utilisé pour étudier le comportement d'AWES, optimiser leur conception et trouver les trajectoires maximisant la génération d'énergie, " explique M. Ricardo Borobia Moreno, ingénieur en aérospatiale du domaine de la mécanique du vol de l'Institut national espagnol de technologie aérospatiale (INTA) et étudiant en doctorat. dans le département de Bioingénierie et Ingénierie Aérospatiale de l'UC3M. Les logiciels, propriété de UC3M, est enregistré et peut être librement téléchargé et utilisé à des fins de recherche par d'autres groupes.

Avec le simulateur, les chercheurs ont développé un banc d'essai en vol pour AWES. Deux cerfs-volants de kitesurf ont été équipés de plusieurs instruments et informations clés, comme la position et la vitesse du cerf-volant, angles d'attaque et de dérapage, et les tensions d'attache, ont été enregistrés au cours de nombreux vols. Les données expérimentales ont ensuite été utilisées pour valider différents outils logiciels, tels que le simulateur précité et un estimateur des différents paramètres caractérisant l'état du cerf-volant à chaque instant. « La préparation du banc d'essai a nécessité un investissement de temps important, efforts et ressources, mais il a également suscité l'intérêt d'un grand nombre de nos étudiants. Outre la recherche, le projet a enrichi nos activités d'enseignement, comme beaucoup d'entre eux ont réalisé leurs projets de fin d'études de premier cycle et de master sur AWES, " commente Gonzalo Sánchez Arriaga, qui enseigne le cours de Mécanique du Vol au Diplôme d'Ingénieur Aérospatial à l'UC3M.

Un secteur en pleine croissance

Activités de recherche et création de nouvelles entreprises liées à la production d'énergie en haute altitude, c'est-à-dire, à plus de 500 mètres, en utilisant des cerfs-volants et des drones ont considérablement augmenté ces dernières années grâce au soutien financier de la Commission européenne et d'entreprises privées telles que Google, entre autres.

Groupe UC3M. lancé en 2015 grâce à une bourse Leonardo financée par la Fondation BBVA, est pionnier en Espagne. Après, il a été soutenu par le projet GreenKite (ENE2015-69937R), financé par le ministère des Sciences, Innovation et Universités, qui est actuellement en cours. "Nos activités comprennent les essais en vol et l'estimation, contrôle et simulation d'AWES, " souligne Gonzalo Sánchez Arriaga. " Dans le projet, un transfert intéressant de technologie et de connaissances est en cours, du monde de l'aviation, telles que les méthodes d'essai en vol, au monde de l'énergie aéroportée, ", note Ricardo Borobia Moreno.