Vous les avez probablement vus, peut-être sur de longs trajets :des éoliennes avec d'énormes, lames roulantes hypnotiques, exploiter l'énergie propre du vent pour la conversion en énergie électrique. Ce que vous ne savez peut-être pas, c'est que pour l'explosion du nombre d'éoliennes en service alors que nous adoptons des sources d'énergie plus propres, ces parcs éoliens ne sont probablement pas aussi productifs qu'ils pourraient l'être.

"Nous concevons des turbines à utiliser par elles-mêmes, mais nous ne les utilisons presque plus seuls, " a déclaré Paolo Luzzatto-Fegiz, professeur de génie mécanique à l'UC Santa Barbara, dont la spécialité réside dans la mécanique des fluides. Historiquement, il a dit, les éoliennes étaient utilisées individuellement ou en petits groupes, mais alors que le monde évolue vers des technologies énergétiques plus vertes, on les trouve maintenant en groupes de centaines ou de milliers.

Le problème avec ces grandes installations est que chaque machine, qui a été conçu pour extraire le plus d'énergie possible du vent venant en sens inverse, peut ne pas "bien jouer" avec les autres, Luzzatto-Fegiz a expliqué. Selon la position des éoliennes les unes par rapport aux autres et par rapport au vent dominant, ceux qui ne sont pas directement dans la trajectoire du vent pourraient être laissés pour extraire l'énergie d'un flux d'air considérablement appauvri.

"Ces turbines sont maintenant très efficaces pour extraire de l'énergie du vent, mais ils forment aussi ces très grandes ombres de vent, " dit Luzzatto-Fegiz, qui est l'auteur principal de « Modèles d'entraînement pour les parcs éoliens entièrement développés :Effets de la stabilité atmosphérique et limite idéale pour les performances des parcs éoliens », " publié dans le journal de l'American Physical Society Liquides d'examen physique . Semblable à la façon dont les structures peuvent atténuer le flux de lumière d'un côté à l'autre, l'énergie éolienne est également diminuée car elle s'écoule de l'avant de la turbine vers son arrière. Le résultat est que toutes les éoliennes d'un parc éolien ne sont pas à la hauteur de leur potentiel.

"Donc, vous voyez qu'il ne s'agit pas d'installer plus de turbines sur votre terrain, parce qu'à un moment donné, vous atteignez ces rendements décroissants, " a-t-il dit. " Il y a un moment où si vous continuez à ajouter des turbines, la quantité d'énergie que vous obtenez diminue. "

Cependant, selon Luzzatto-Fegiz et le co-auteur Colm-cille P. Caulfield, professeur à l'Université de Cambridge au Royaume-Uni, il existe des moyens de contourner ce problème de rendements éoliens décroissants. Et, ils ont dit, ces améliorations pourraient entraîner des améliorations de plusieurs ordres de grandeur dans la production d'énergie des parcs éoliens.

Le but principal, selon les chercheurs, est de donner à toutes les turbines l'accès à un flux d'air à grande vitesse, d'où ils peuvent extraire une plus grande quantité d'énergie. Comme le vent au-dessus de la ferme est beaucoup plus rapide qu'entre les turbines, mélanger le flux d'air dans le sillage des éoliennes avec l'air au-dessus pourrait être la clé pour obtenir plus d'argent pour votre éolienne.

« Si vous pouviez inventer un gadget qui, pour chacune de ces turbines, provoque un mélange très rapide de ces sillages, vous pouvez potentiellement avoir ces énormes améliorations, " a déclaré Luzzatto-Fegiz.

Une autre solution potentielle est une version relativement nouvelle de l'éolienne, dans lequel les lames tournent sur un axe vertical, comme les lames de batteur à œufs, par opposition à l'axe horizontal traditionnel.

"Ceux-ci ne fonctionnent pas aussi bien d'ordinaire par eux-mêmes, mais il est significatif qu'ils puissent essentiellement provoquer un mélange beaucoup plus fort dans leur sillage, " il a dit, "et les gens ont montré que si vous les mettez dans un arrangement où ils tournent dans des directions opposées les uns aux autres, ils peuvent provoquer un très bon mélange."

Les modèles développés par les chercheurs pourraient conduire à des parcs éoliens plus performants, qui dans certains cas peuvent ne pas nécessiter autant de turbines qu'on ne le pensait auparavant, réduisant ainsi les coûts potentiels. Les modèles pourraient également aboutir à des solutions personnalisées qui impliquent le terrain spécifique des sites agricoles, et les conditions météorologiques locales.

« Nous sommes vraiment ravis de pouvoir modéliser tout cela de manière très précise, " dit Luzzatto-Fegiz.