Des scientifiques américains ont développé une technique radicalement nouvelle pour exploiter l’énergie éolienne. Alignés dans la direction des vents dominants, sur le bord d’un toit, les appareils statiques et silencieux qu’ils ont conçus permettraient de produire autant d’énergie qu’une installation photovoltaïque couvrant l’ensemble du bâtiment.

Aux quatre coins de la planète les parcs éoliens se multiplient dans les campagnes agricoles, mais les tentatives visant à installer ces turbines dans les zones urbanisées, sur les toits des immeubles, se sont presque toujours soldées par des échecs. La présence de bâtiments et d’autres obstacles comme les arbres rend en effet le vent instable et crée des turbulences dans l’air. Lesquelles, à leur tour, provoquent des nuisances sonores et des vibrations dans les mâts et les pales des éoliennes, réduisant ainsi leur durée de vie et leur rentabilité.
Faut-il dès lors abandonner tout espoir d’exploiter l’énergie du vent dans les villes ? Des scientifiques américains du Sandia National Laboratories et de la Texas Tech University ont exploré une autre voie en essayant d’exploiter les propriétés aérodynamiques des ailes d’avions.

 

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Placées dans un flux d’air, le profil de celles-ci est étudié pour créer une dépression sur la face supérieure (extrados) et une surpression sur la face inférieure (intrados). La différence de pression entre les deux faces crée alors la force ascendante (ou portance) qui permet à l’appareil de s’envoler ou de rester en altitude.


Ces chercheurs ont donc eu l’idée de placer face à face, dans une soufflerie, deux profils verticaux ayant cette forme aérodynamique … et ils ont pu constater que la théorie qu’ils avaient échafaudée se vérifiait par la pratique. Quand les deux ailes sont nez au vent, la dépression créée entre leurs faces intérieures (les deux extrados)  permet en effet d’aspirer de l’air au travers de trous ou de fentes pratiqués dans ces profils creux. 
Comme on le comprend sur l’illustration placée en haut de l’article, une turbine placée dans le conduit d’arrivée d’air permet alors de générer de l’électricité.

« A l’exception de la petite turbine, il n’y a aucune pièce en mouvement ce qui simplifie la conception de cet équipement, réduit les phénomènes d’usure, les risques de pannes, les coûts de maintenance et le bruit » explique Carsten Westergaard, professeur à la Texas Tech University. La turbine peut d’ailleurs être placée à l’intérieur du bâtiment, à un endroit aisément accessible pour procéder à son entretien ou à des réparations.
Brent Houchens, ingénieur en mécanique au Sandia National Laboratories, prévoit le placement d’un certain nombre de ces appareils (que leurs concepteurs ont appelé «AeroMINE»), alignés dans la direction des vents dominants, sur le bord du toit plat d’un immeuble ou d’un hall industriel.

« Ainsi, sur un bâtiment, nous pouvons exploiter en même temps l’énergie du vent et du soleil » nous explique-t-il. « Il s’agit d’une solution qui peut s’ajouter à une installation photovoltaïque placée en toiture et qui permet, en fonctionnant aussi la nuit, d’atteindre plus facilement l’autonomie énergétique. Les deux technologies sont complémentaires, car, lorsqu’il y a beaucoup de vent, il y a souvent moins de soleil ou vice versa » ajoute-t-il.

Bien qu’ils ne l’aient encore testée qu’en soufflerie, les scientifiques américains ont déjà établi les performances pouvant être attendues de leur invention, qu’ils se sont d’ailleurs empressés de protéger par un brevet. Selon leurs calculs, une rangée d’AeroMINE raccordés en série sur la même turbine et alignés sur le bord d’un toit permettrait, dans les régions suffisamment venteuses, de produire, en un an, autant d’électricité qu’une installation photovoltaïque couvrant l’ensemble du bâtiment.

« Je crois que cette technologie a les atouts pour s’imposer » estime Luciano Castillo, ingénieur en mécanique à l’Université Purdue. Il n’est pas impliqué dans le projet mais a travaillé avec Westergaard dans le passé. Il pense que la simplicité de conception et la facilité d’installation de l’AeroMINE pourrait constituer une solution intéressante et peu coûteuse pour les pays en développement.

L’équipe d’inventeurs a obtenu un subside du département américain de l’énergie et compte tester d’ici juin 2020 un prototype de 4 mètres de haut qui sera installé sur un bâtiment du National Wind Institute de l’université Texas Tech.

Plus d’infos : https://aerominepower.com/