Alors que le développement économique de la Chine se poursuit, la demande d'énergie augmente avec elle. Répondre à cette demande énergétique par les énergies fossiles devient de plus en plus indésirable, car il présente des risques environnementaux et climatiques.

Une solution consiste à adopter des sources d'énergie renouvelables, telles que l'énergie éolienne, et elle a connu une croissance rapide en Chine au cours de la dernière décennie. Mais de nombreux parcs éoliens sont en cours de construction dans des régions à forte activité sismique.

Dans Journal des énergies renouvelables et durables , des chercheurs de l'Université de Changzhou et de l'Université de technologie de Pékin présentent leurs travaux explorant les comportements dynamiques des éoliennes soumises à une charge combinée vent-séisme.

Le groupe a découvert que les changements dans le vent augmentent et diminuent l'amplitude de réponse de l'éolienne sous des tremblements de terre faibles et forts, respectivement.

"L'angle d'entrée des tremblements de terre influence la réponse sismique des éoliennes, en raison de l'asymétrie de l'amortissement aérodynamique et de la rigidité des pales", a déclaré Xiuli Du, co-auteur de l'Université de technologie de Pékin. "Le vent et le mouvement du sol sismique induisent tous deux la vibration des éoliennes, en particulier des pales, ce qui modifie la charge aérodynamique agissant sur les pales."

Les éoliennes modernes à grande échelle utilisent une technologie de contrôle à vitesse variable et à pas variable, ce qui signifie que leur comportement dynamique est affecté par le contrôleur.

"Par conséquent, la réponse dynamique des éoliennes sous excitation vent-séisme montre l'effet de couplage de l'aéroservoélasticité - les interactions entre les forces inertielles, élastiques et aérodynamiques qui se produisent lorsqu'un corps élastique est soumis à un écoulement de fluide", a déclaré Du. "Les mouvements du vent et du sol sont également des champs vectoriels aléatoires, avec des incertitudes complexes dans le domaine temporel et dans l'espace lorsqu'ils sont combinés."

Étonnamment, les chercheurs ont découvert que le vent exerce simultanément une charge dynamique et un effet d'amortissement sur la réponse sismique des éoliennes. Ainsi, ils avertissent que la prise en compte d'un seul de ces deux effets pourrait conduire à des conclusions inexactes, voire erronées.

"Notre travail peut guider la détermination des combinaisons vent-séisme pour la conception sismique des éoliennes et aider directement à concevoir les structures des éoliennes", a déclaré Du.

Les tours de support d'éoliennes situées dans les zones sismiquement actives de Chine n'incluent généralement pas de supports redondants, donc si l'un tombe en panne, cela peut entraîner un effondrement des turbines.

"Lors de la conversion de l'énergie éolienne en électricité, les éoliennes sont en état de fonctionnement pendant la majeure partie de leur durée de vie, ce qui rend important l'étude du comportement dynamique des éoliennes sous une charge de vent et de tremblement de terre", a déclaré Du.