Pas de rotation, tout gagnant: l’énergie éolienne immobile défie les conventions

Pensez au vent, et vous pensez au mouvement, n’est‑ce pas ? Mais que se passerait‑il si nous pouvions obtenir de l’énergie du vent sans les pales tournantes habituelles que nous avons l’habitude de voir ?

C’est ce qui se passe avec certaines des dernières technologies d’énergie éolienne. Elles changent nos anciennes idées sur le fonctionnement de l’énergie éolienne, capturant l’énergie du vent de nouvelles manières qui ne nécessitent pas toujours de mouvement.

Alors que nous adoptons ces innovations, il est également important de comprendre les limites des méthodes traditionnelles. Bien que les éoliennes produisent une énergie propre et renouvelable, elles ne sont pas exemptes d’inconvénients. Par exemple, la production d’énergie éolienne via des turbines n’est pas un choix économiquement judicieux pour produire de l’énergie dans des endroits où le vent n’est pas suffisamment présent.

Et comme les éoliennes sont souvent installées dans des zones reculées, la mise en place de l’infrastructure peut poser problème, notamment la création de lignes de transmission pour acheminer l’électricité des parcs éoliens vers les habitations en zones urbaines.

De plus, les grandes turbines sont connues pour produire du bruit et perturber l’esthétique visuelle d’une zone. En outre, ces installations peuvent également affecter la faune locale.

Toutes ces difficultés peuvent désormais être résolues sans s’éloigner du concept de base, qui consiste à utiliser le vent pour la production d’énergie propre. La solution réside dans les éoliennes immobiles, qui peuvent exploiter l’énergie sans générer le bruit ni les autres problèmes qui y sont associés. 

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Génération d’énergie éolienne immobile

Générer du vent immobile consiste à se libérer de la dépendance à un réseau centralisé et gourmand en ressources, en s’appuyant sur une combinaison de ressources énergétiques distribuées (DER) que l’on peut installer sur les toits des bâtiments résidentiels et commerciaux.  Bien que ces ressources utilisent à la fois l’énergie solaire et l’énergie éolienne, le vent a l’avantage d’être disponible 24 h/24, contrairement aux rayons du soleil.

Entre‑temps, un générateur éolien immobile capte l’énergie du vent grâce à des profils aérodynamiques ou des ailes montées verticalement, et non à de grandes pales de turbine. Lorsque le vent passe au-dessus des ailes, une zone de basse pression se crée entre elles. Cette basse pression crée une succion, et une tour spécialement façonnée entre les profils alimente cette succion. Ce flux passe devant une petite turbine placée à la base de l’unité et génère de l’électricité en tournant, sans impliquer de grandes pièces mobiles.

Ce procédé présente de nombreux avantages. Il réduit la pollution sonore, aide à protéger la faune, utilise l’espace de manière efficace et nécessite peu d’entretien.

Bien que l’histoire de l’énergie éolienne traditionnelle, telle que nous la connaissons aujourd’hui, remonte à de nombreuses années, la génération d’énergie éolienne immobile apporte une valeur significative à nos efforts de durabilité. Et bien qu’elle soit nouvelle, cela n’enlève rien aux promesses et au potentiel qu’elle a déjà démontrés.

Selon Architecture 2030, 50 % des émissions mondiales de carbone proviennent des bâtiments et de l’environnement construit. Parmi celles‑ci, 27 % proviennent des opérations des bâtiments, tandis que 20 % proviennent des matériaux de construction, de la construction et d’autres usages de l’industrie du bâtiment. Il est donc essentiel d’utiliser les solutions énergétiques des bâtiments de manière plus efficace, et la génération d’énergie éolienne immobile constitue un pas dans cette direction.

De nombreuses entreprises commerciales ont relevé le défi de rendre le vent immobile viable. Nous examinerons ces sociétés et la technologie qu’elles déploient dans leurs solutions.

Entreprises proposant des solutions transformatrices en génération d’énergie éolienne immobile

1. Vortex Bladeless

Vortex caractérise sa solution d’énergie éolienne par plusieurs adjectifs. L’énergie est sans pales, plus sûre, plus silencieuse et plus verte.

Dans l’ensemble, la vision de Vortex Bladeless est d’offrir une nouvelle alternative éolienne à l’échelle des parcs éoliens grand public. Pour atteindre cette vision, l’entreprise s’appuie sur une physique différente de celle de l’énergie éolienne traditionnelle. Le résultat est distinct et riche en opportunités.

Technologie de génération d’énergie éolienne immobile: La méthode Vortex Bladeless

Le dispositif vortex ressemble à une tour cylindrique. En partant du bas, la partie la plus basse est fixe et appelée la base. La partie au-dessus de la base est le Noyau, qui contient une tige en carbone. Au-dessus du noyau se trouve le système d’accord de l’alternateur. Au-dessus de tout cela se trouve le mât cylindrique qui oscille librement perpendiculairement à la direction du vent.

Lorsque le vent passe autour de ces structures cylindriques, il crée des vortex de pression. La fréquence de ces vortex dépend de la vitesse du vent. Avec des structures ayant une fréquence de résonance naturelle similaire, elles commencent à osciller et à capter l’énergie du vent.

Après la capture de l’énergie vient la phase de conversion. Pour la conversion, Vortex Bladeless utilise la technologie d’un alternateur traditionnel, où le dispositif observe une interaction entre les bobines et les champs magnétiques.

L’électricité est générée par induction électromagnétique. Les aimants servent également de système d’accord où la constante d’élasticité du mât est modifiée, élargissant la plage de vitesses du vent dans laquelle les oscillations se produisent.

Bien que la technologie de Vortex soit encore en cours de développement, une fois qu’elle sera pleinement réalisée, elle présentera plusieurs avantages par rapport à une turbine traditionnelle de même taille. Vortex sans pales sera sans engrenages et sans huile, ne nécessitant aucun freinage et plus facile à fabriquer. Elle restera toujours orientée sur une fondation similaire. Elle nécessitera moins d’espace et bénéficiera d’une durée de vie plus longue.

Vortex Bladeless: Un bref profil

Fondée par David Suriol et Raul Martin Yunta, Vortex Bladeless est basée à Madrid, en Espagne. C’est une start‑up en phase de démarrage. Selon les données publiques, l’entreprise a levé US$120,000 de financement pré‑seed auprès de Techstars en 2021. Pour ceux qui ne connaissent pas Techstar, il se positionne comme la société d’investissement pré‑seed la plus active au monde, avec une capitalisation de portefeuille d’accélérateur de 105 milliards de dollars US.

2. Aeromine: Système d’énergie éolienne sans pales

Une autre entreprise proposant des solutions transformatrices d’énergie éolienne sans pales est Aeromine Technologies. Ces systèmes sans pales sont installés sur les toits de propriétés commerciales pour capter de l’énergie renouvelable sur site.

Aeromine exploite les principes de l’aérodynamique. Elle utilise des générateurs éoliens à profil aérodynamique intégrés au bâtiment, sans pièces mobiles. Lorsque le vent passe à travers ces profils, une zone de basse pression se crée entre eux.

Le corps central creux de la structure dirige la pression vers le collecteur et le propulseur interne. À la partie la plus basse de la structure, la basse pression aspire l’air à travers l’entrée pour le faire passer devant le propulseur et générer de l’énergie avant que le jet d’air ne quitte le corps central et se mélange au vent libre.

Le principe d’Aeromine repose sur l’absence de pièces externes et l’élimination des vibrations. Au lieu de cela, il utilise les profils aérodynamiques pour capturer et amplifier le flux d’air d’un bâtiment ou d’une structure commerciale. La solution surpasse l’énergie solaire en ne nécessitant qu’un dixième de l’espace de toit utilisé par les panneaux solaires.

La solution Aeromine est silencieuse et stationnaire. Elle est capable de générer de l’énergie à tout moment, quelles que soient les conditions météorologiques. Le système est généralement une combinaison de 20 à 40 unités sur le bord d’un bâtiment, orientées vers la direction dominante du vent.

Selon l’entreprise, son système est près de 50 % plus productif que les autres alternatives d’énergie renouvelable. S’il est combiné avec des solutions solaires sur le toit, le système de génération d’énergie éolienne sans pales peut répondre entièrement aux besoins énergétiques sur site d’un bâtiment.

Aeromine Technologies: Un bref profil

Fondée en 2020 par Martin Manniche, Aeromine Technologies a son siège dans la région du Grand Houston, aux États‑Unis. Le 31 octobre 2023, l’entreprise a reçu une subvention de 1,1 million de dollars US de l’Agence danoise de l’énergie.

En janvier 2023, AEC Angels a réalisé un investissement d’appui dans les technologies Aeromine. Le premier investissement d’Aeromine Technologies provient de Mass Challenge sous forme d’assistance non‑equity.

Pourquoi la génération d’énergie éolienne immobile est‑elle considérée comme une solution crédible pour l’avenir ?

La validation la plus forte de la génération d’énergie éolienne immobile ou sans pales comme voie pour créer une énergie propre et renouvelable provient de ses investisseurs.

Le système innovant d’énergie éolienne sur toit d’Aeromine, qui convertit le flux de vent d’un bâtiment en énergie renouvelable, a reçu une subvention de 1,1 million de dollars US de l’Agence danoise de l’énergie, comme nous l’avons vu. La subvention a été accordée après avoir vérifié la viabilité de la solution selon neuf paramètres, dont son potentiel de commercialisation et sa capacité à atteindre les objectifs de politique climatique.

Cependant, il reste beaucoup à faire pour la rendre infaillible. L’Université technique du Danemark (DTU) s’associera à Aeromine pour réaliser des tests de performance de la technologie sur une gamme de types de bâtiments et dans des conditions de vent variables.

Selon le professeur Christian Bak, responsable de la section Conception de profils et de rotors à l’Université technique du Danemark, l’université étudiera la modélisation des flux pour différents types de bâtiments et mesurera la performance de la solution « pour développer des algorithmes améliorés afin d’estimer la production d’énergie et le placement optimal sur les toits ». Cela conduira à un réglage plus fin et à une application plus efficace du système.

Étant donné que la solution peut être déployée sur les toits d’appartements, de bureaux, d’entrepôts, de terminaux portuaires, d’hôpitaux, de centres commerciaux et de tout bâtiment à toit plat, la connaissance de l’optimisation du placement conduira à une adaptabilité accrue.

Aeromine admet qu’il existe déjà une demande importante pour ses solutions sur le marché. En fait, selon le co‑fondateur d’Aeromine, Martin Manniche, l’entreprise reçoit déjà « un énorme intérêt pour la technologie et augmente la production pour répondre à la demande ».

Manniche croit également que leur solution fera de l’énergie éolienne un « excellent choix pour les entreprises locales », ce qui n’est pas encore le cas.

Des avantages similaires, voire plus, peuvent également être constatés pour les solutions de Vortex Bladeless. Par exemple, sa solution de génération d’énergie éolienne immobile est moins coûteuse à fabriquer et à entretenir.

Pour ceux qui doutent de l’efficacité du design de Vortex, les fabricants affirment que leur Vortex Mini – le modèle de 13 mètres (42 pieds), 4 kW – peut capter jusqu’à 40 % de la puissance du vent dans des conditions idéales.

Bien qu’il soit 30 % moins efficace que les turbines éoliennes conventionnelles, on peut compenser cette faiblesse en installant le double de turbines Vortex dans le même espace qu’une turbine à hélice.

Atteindre les objectifs d’énergie propre

Atteindre les objectifs de zéro émission nette d’ici 2050 dépendra en grande partie de l’exploitation réussie de l’énergie éolienne et solaire.

Dans le domaine de l’énergie éolienne, bien que les turbines soient devenues plus grandes avec des hauteurs de moyeu plus élevées et des diamètres de rotor plus grands, les ajouts annuels de capacité éolienne jusqu’en 2030 doivent augmenter de manière significative pour atteindre les objectifs.

Pour atteindre l’objectif de zéro émission nette d’ici 2050, qui prévoit environ 7 400 TWh de production d’électricité éolienne en 2030, le taux de croissance annuel moyen de la production doit atteindre environ 17 %. Pour y parvenir, il faudrait augmenter les ajouts annuels de capacité d’environ 75 GW en 2022 à 350 GW en 2030.

Les ajouts de capacité éolienne ont jusqu’à présent été largement limités à la Chine, acteur majeur dans ce domaine. Le pays est actuellement responsable de la moitié des ajouts mondiaux de capacité éolienne en 2022.

L’International Energy Agency a également constaté un ralentissement de la croissance de la fabrication d’équipements éoliens. Pour améliorer la situation, l’agence a recommandé d’accélérer le rythme. Elle a également observé que les innovations du secteur tournent principalement autour de l’augmentation de la productivité et de la réduction des coûts.

Dans un tel scénario mixte, la génération d’énergie éolienne immobile peut stimuler la croissance. Avec ses exigences d’espace limitées et ses capacités faciles à entretenir, elle peut se répandre rapidement dans les régions où les étendues de terrain sont limitées.

Du côté positif, les investissements dans l’énergie éolienne ont augmenté de 20 % en 2022, se remettant d’un ralentissement en 2021. Ils sont également devenus partie intégrante de tous les grands programmes de collaboration en énergie renouvelable, avec un soutien important du secteur privé.

Les investissements obtenus par Aeromine et Vortex, notamment de la part de la communauté scientifique et des passionnés de technologie, montrent que l’énergie éolienne immobile repose sur des bases solides. Un réglage plus fin et les calibrations nécessaires en feraient un choix idéal pour étendre plus rapidement la portée de l’énergie propre et renouvelable.

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