Les ingénieurs en mécanique des moyens d'améliorer la productivité du parc éolien

“Nous avons été la conception de turbines à utiliser par eux-mêmes, mais nous presque jamais plus les utiliser par eux-mêmes,” dit UC Santa Barbara, professeur de génie mécanique Paolo Luzzatto-Fegiz, dont la spécialité est en mécanique des fluides. historiquement, il a dit, les éoliennes ont été utilisées individuellement ou en petits groupes, mais que le monde se dirige vers des technologies énergétiques plus écologiques, ils se trouvent maintenant dans des groupes de centaines ou des milliers.

Le problème avec ces grandes installations est que chaque machine, qui a été conçu pour extraire autant d'énergie que possible du vent venant en sens inverse, Peut-être pas “joue bien” avec les autres, Luzzatto-Fegiz. En fonction de la position des éoliennes les unes par rapport aux autres et du vent dominant, ceux qui ne sont pas directement dans la trajectoire du vent pourraient être laissés pour extraire de l'énergie d'un flux d'air considérablement épuisé.

“Ces éoliennes sont désormais très efficaces pour extraire l'énergie éolienne, mais ils forment aussi ces très grandes ombres de vent,” dit Luzzatto-Fegiz, qui est l'auteur principal de “Modèles d'entraînement pour des parcs éoliens pleinement développés: Effets de la stabilité atmosphérique et limite idéale pour les performances des parcs éoliens,” publié dans la revue de l'American Physical Society Fluides d'examen physique. De la même manière que les structures peuvent atténuer le flux de lumière d’un côté à l’autre, l'énergie éolienne est également diminuée à mesure qu'elle circule de l'avant de l'éolienne vers l'arrière. Le résultat est que toutes les éoliennes d’un parc éolien ne sont pas à la hauteur de leur potentiel..

“Alors, vous pouvez voir 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,” il a dit. “Il arrive un moment où si vous continuez à ajouter des turbines, la quantité d’énergie que vous obtenez diminue.”

toutefois, selon Luzzatto-Fegiz et co-auteur Colm-cille P. Caulfield, professeur à l'Université de Cambridge au Royaume-Uni, il existe des moyens de contourner ce problème de diminution des rendements du vent. 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 accès à un flux d'air à haute vitesse, dont ils peuvent extraire une plus grande quantité d’énergie. Puisque le vent au-dessus de la ferme est beaucoup plus rapide qu'entre les éoliennes, 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 d'une manière ou d'une autre inventer un gadget qui, pour chacune de ces turbines, ferait en sorte que ces sillages se mélangent très rapidement, vous pouvez potentiellement avoir ces énormes améliorations,” Luzzatto-Fegiz a dit.

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

“Ceux-ci ne fonctionnent pas aussi bien d’habitude par eux-mêmes, mais il est significatif qu’ils puissent provoquer un mélange beaucoup plus fort dans leur sillage.,” il a dit, “et les gens ont montré que si vous les placez 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 plus performants parcs éoliens, qui ne peut pas exiger dans certains cas, autant de turbines comme le pensait auparavant, réduisant ainsi les coûts potentiels. Les modèles pourraient également aboutir à des solutions personnalisées qui impliquent les sites agricoles’ terrain spécifique, et les conditions météorologiques locales.

“Nous sommes très heureux que nous pouvons modéliser tout ce que de façon très précise,” dit Luzzatto-Fegiz.

La source:

phys.org/news