Un automate pour contrôler des éoliennes volantes
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L’idée d’utiliser des cerfs-volants pour puiser l’énergie des puissants vents de haute altitude fait son chemin dans la communauté scientifique. Des chercheurs de l’EPFL ont développé un pilote automatique pour contrôler et optimiser les mouvements de ces éoliennes particulières afin d’en tirer la meilleure production d’électricité.
Au-delà de 1000 mètres d’altitude, les vents, beaucoup plus forts et constants qu’au sol, soufflent parfois à plus de 300 km/h. L’énergie que l’on pourrait en tirer est donc potentiellement considérable. Mais comment aller la puiser? L’idée d’utiliser des cerfs-volants en guise d’éoliennes fait son chemin. Elle est étudiée par de nombreux chercheurs et a déjà généré la création de plusieurs start-up. A l’EPFL, on travaille aussi sur le sujet. Doctorant au Laboratoire d’automatique, Sean Costello a développé un système d’autopilote destiné à contrôler et optimiser les mouvements des cerfs-volants dans le but d’obtenir la meilleure production possible d’électricité.
La voile du cerf-volant agit comme la pale d’une éolienne. En offrant une résistance à la force du vent, elle produit une tension. Celle-ci peut être convertie en électricité par des mouvements d’enroulement et de déroulement du câble grâce à une génératrice placée soit à terre, soit à bord. Cette solution s’avère donc intéressante d’un point de vue écologique, énergétique mais également économique. Alors qu’au sol, les appareils traditionnels sont soumis avec les vents d’intensité variable et de 40km/h en moyenne, ces nouvelles éoliennes volantes iront capter des vents beaucoup plus puissants et stables. De plus, l’absence de mât permet également d’économiser d’importants coûts d’infrastructures.
«En revanche, la trajectoire du cerf-volant doit être ajustée en permanence et avec précision, sinon le cerf-volant s’écrase rapidement au sol, explique Sean Costello. Pour un tel dispositif de production d’énergie, un contrôle permanent est donc nécessaire. Or, il est impossible d’imaginer qu’il soit assuré par une présence humaine 24 heures sur 24. C’est pourquoi nous avons étudié la mise au point d’un système de pilotage automatique.»
En forme de 8
Des mois durant, Sean Costello a scruté la météo, guettant l’annonce de jours à la fois ensoleillés et venteux pour aller mener des essais sur le terrain. Equipé de sa voile, d’un moteur, de capteurs et de son ordinateur, il a passé des heures en Valais ou sur les bords du Lac de Neuchâtel, là où les courants sont les plus forts. Il a ainsi enregistré tous les mouvements de son cerf-volant et testé la tension du câble dans différentes conditions, forces et direction de vents. En analysant toutes les données recueillies, il a pu déterminer quels sont les modèles les plus performants et les traduire en algorithme.
«Plus la tension du fil est importante, plus la production d’énergie est grande, explique le chercheur. L’autopilote que nous développons est capable de trouver, dans chaque situation donnée, la façon la plus optimale de piloter l’aile pour qu’elle se déplace le plus vite possible et génère un maximum de tension dans les lignes. En général, il s’agira de mouvements en forme de 8. Certains étant plus performants que d’autres, l’autopilote déterminera quel est le meilleur dans chaque situation.»
