Pas de rotation, tout est gagnant : Conventions sur les défis de l'énergie éolienne immobile

Quand on pense au vent, on pense au mouvement, n'est-ce pas ? Mais que se passerait-il si on pouvait produire de l'énergie à partir du vent, sans les pales tournantes habituelles ? 

C'est ce qui se passe avec certaines des dernières technologies éoliennes. Elles bouleversent nos anciennes conceptions du fonctionnement de l'énergie éolienne, captant 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.Si les turbines industrielles produisent une énergie propre et renouvelable, elles ne sont pas dénuées d'inconvénients.  Par exemple, la production d’énergie éolienne au moyen de turbines n’est pas un choix économiquement prudent pour produire de l’énergie dans des endroits peu venteux. 

Et comme les éoliennes sont souvent installées dans des endroits éloignés, la mise en place des infrastructures peut s'avérer problématique, notamment la création de lignes de transmission pour transporter l'électricité des parcs éoliens jusqu'aux habitations des zones urbaines. 

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

Toutes ces difficultés peuvent désormais être résolues en ne s’éloignant pas du concept de base, qui consiste à utiliser le vent pour produire de l’énergie propre. La réponse réside dans les éoliennes immobiles, car elles peuvent exploiter l’énergie sans créer le bruit ni les autres difficultés qui l’accompagnent. 

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Production d'énergie éolienne immobile

Générer du vent immobile consiste à supprimer la dépendance à un réseau centralisé et gourmand en ressources et à s'appuyer sur une combinaison de ressources énergétiques distribuées (DER) que l'on peut placer sur les toits des structures résidentielles et commerciales.  Même si ces ressources énergétiques emploient à la fois solaire et l'éolien, le vent a l'avantage d'être disponible 24h/7 et XNUMXj/XNUMX, contrairement aux rayons du soleil. 

Pendant ce temps, une éolienne immobile capte l’énergie éolienne grâce à l’utilisation de profils ou d’ailes montés verticalement et non de pales de turbine de grande taille. Lorsque le vent passe devant les ailes, une zone de basse pression se crée entre elles. Cette basse pression crée une aspiration, et une tour de forme spéciale entre les profils aérodynamiques alimente cette aspiration. Cette alimentation passe par une petite turbine placée à la base de l'unité et génère de l'électricité pendant sa rotation, sans impliquer de grandes pièces en rotation ou en mouvement. 

Ce processus présente de nombreux avantages. Il réduit la pollution sonore, contribue à protéger la faune, utilise efficacement l’espace 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 production d’énergie éolienne immobile ajoute une valeur significative à nos efforts de développement durable. Et bien qu’il soit nouveau, cela n’enlève rien aux promesses et au potentiel dont il a déjà fait preuve.

Selon Architecture 2030, 50 % des émissions mondiales de carbone proviennent des bâtiments et de l’environnement bâti. Sur ce montant, 27 % proviennent des opérations de construction, tandis que 20 % proviennent des matériaux de construction, de la construction et d'autres utilisations du secteur de la construction. Il est donc essentiel que nous utilisions plus efficacement les solutions énergétiques des bâtiments, et la production d’énergie éolienne immobile est un pas dans cette direction. 

De nombreuses entreprises commerciales ont entrepris de transformer le vent immobile en quelque chose de réalisable. Nous discuterons de ces entreprises et examinerons la technologie qu'elles déploient dans leurs solutions. 

Entreprises proposant des solutions transformatrices dans la production d’énergie éolienne immobile

1. Vortex sans lame

Vortex caractérise sa solution éolienne par de multiples adjectifs. Le pouvoir est sans lame, plus sûr, plus silencieux et plus écologique. 

Dans l’ensemble, la vision de Vortex Bladeless est d’offrir une nouvelle alternative éolienne aux grands parcs éoliens grand public. Et pour réaliser sa vision, l’entreprise s’appuie sur une physique différente de celle de l’énergie éolienne classique. Le résultat est distinct et plein d’opportunités. 

Technologie de génération sans mouvement et sans vent : la méthode sans lame Vortex

Le dispositif vortex ressemble à une tour cylindrique. Si l'on part du bas, la partie la plus basse est fixe et appelée base. La partie au-dessus de la base est le Core, qui contient une tige de carbone à l'intérieur. Au-dessus du noyau se trouve le système de réglage de l’alternateur. Au-dessus d'eux 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. Les structures ayant une fréquence de résonance naturelle similaire, elles commencent à osciller et à capter l’énergie éolienne. 

Après la captation de l’énergie vient la phase de sa conversion. Pour la conversion, Vortex Bladeless utilise la technologie d'un alternateur traditionnel, où l'appareil assiste à une interaction entre les bobines et les champs magnétiques. 

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

Bien que la technologie de Vortex soit encore en développement, une fois qu'elle deviendra une réalité à part entière, elle présentera plusieurs avantages par rapport à une turbine ordinaire de même taille. Le Vortex sans lame sera sans engrenage et sans huile, ne nécessitant aucun freinage et plus facile à fabriquer. Elle restera toujours orientée sur une base similaire. Il nécessitera moins d’espace et bénéficiera d’une plus grande durée de vie.

Vortex Bladeless : un bref profil

Fondé par David Suriol et Raul Martin Yunta, Vortex Bladeless est basé à Madrid, en Espagne. Il s’agit d’une start-up en phase de démarrage. Selon des données accessibles au public, l'entreprise a levé US $ 120,000 en financement de pré-amorçage de Techstars en 2021. 

Pour ceux qui ne connaissent pas Stars de la technologie, elle se positionne comme la société d'investissement en pré-amorçage la plus active au monde, avec une capitalisation boursière de portefeuille d'accélérateurs sans précédent de 105 milliards de dollars américains. 

2. Aeromine : un système d'énergie éolienne sans les pales

Aeromine Technologies est une autre entreprise qui propose des solutions transformatrices d’énergie éolienne sans pales. Ces systèmes sans lame sont installés sur les toits des propriétés commerciales pour exploiter l'énergie renouvelable sur place. 

Aeromine exploite les principes de l'aérodynamique. Il utilise des éoliennes à profil aérodynamique intégrées au bâtiment et ne comportant aucune pièce mobile. Lorsque le vent traverse ces pales, une zone de basse pression se crée entre elles. 

Le corps central creux de la structure guide la pression vers le collecteur et l'hélice interne. Dans la partie la plus basse de la structure, la basse pression aspire l'air à travers l'admission pour passer devant l'hélice et générer de l'énergie avant que le jet d'air ne quitte le corps central et ne 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 reste en avance sur l’énergie solaire en nécessitant un dixième de l’espace sur le toit utilisé par les panneaux solaires. 

La solution Aeromine est silencieuse et stationnaire. Il est capable de produire de l’énergie à tout moment et dans toutes les conditions météorologiques. Le système est une combinaison typique de 20 à 40 unités situées en bordure d'un bâtiment, où la combinaison fait face à la direction prédominante du vent. 

Comme l’affirme l’entreprise, son système est près de 50 % plus productif que les autres alternatives d’énergie renouvelable. S'il est combiné à des solutions solaires sur les toits, le système de production d'énergie éolienne sans pales peut répondre pleinement aux besoins énergétiques sur site d'un bâtiment. 

Technologies Aeromine : un bref profil

Fondée en 2020 par Martin Manniche, Aéromine Technologies a son siège social 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 américains de l'Agence danoise de l'énergie. 

En janvier 2023, AEC Angels a réalisé un investissement de soutien dans les technologies Aeromine. Le premier investissement d’Aeromine Technologies est venu de Mass Challenge sous forme d’aide sans prise de participation.

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

La validation la plus bruyante de la production d’énergie éolienne immobile ou sans pales comme moyen de créer une énergie propre et renouvelable vient de ses investisseurs. 

Le système innovant d'énergie éolienne sur les toits d'Aeromine, qui convertit le flux éolien d'un bâtiment en énergie renouvelable, a reçu une subvention de 1.1 million de dollars 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, notamment son potentiel de commercialisation et sa capacité à atteindre les objectifs de la politique climatique. 

Cependant, il y a beaucoup à faire pour le rendre infaillible. L'Université technique danoise (DTU) s'associera à Aeromine pour effectuer des tests de performance de la technologie sur une gamme de types de bâtiments et dans différentes conditions de vent. 

D'après Selon le professeur Christian Bak, responsable de la section de conception des profils aérodynamiques et des rotors à l'Université technique du Danemark, l'université examinera la modélisation des flux pour différents types de bâtiments et mesurera les performances de la solution « pour dériver des algorithmes améliorés pour estimer la production d'énergie et l’emplacement optimal sur le toit. Cela permettra d’affiner davantage le système et de l’appliquer plus efficacement. 

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 de ce type à toit plat, les connaissances en matière d'optimisation du placement conduiront à une adaptabilité accrue.

Aeromine admet qu'il existe déjà une demande importante pour ses solutions sur le marché. En fait, selon Martin Manniche, cofondateur d'Aeromine, la société suscite déjà « un énorme intérêt pour la technologie et accélère sa production pour répondre à la demande ». 

Manniche estime également que leur solution fera de l'énergie éolienne « un choix idéal pour les entreprises locales », ce qui n'a pas encore été le cas.  

Des avantages similaires et bien plus encore pourraient également être trouvés pour les solutions de Vortex Bladeless. Par exemple, sa solution de production d’énergie éolienne immobile est moins chère en termes de fabrication et de maintenance. 

Pour ceux qui ont des doutes sur l'efficacité de la conception du Vortex, les fabricants affirment que leur Vortex Mini – le modèle de 13 mètres (42 pieds) et 4 KW – peut capter jusqu'à 40 % de la puissance du vent dans des conditions idéales. 

Bien qu'elle soit 30 % moins efficace que les éoliennes classiques, on peut compenser ce défaut en plaçant le double du nombre de turbines Vortex dans le même espace qu'une turbine à hélice. 

Atteindre les objectifs en matière d’énergie propre

La réalisation des objectifs de zéro émission nette d’ici 2050 dépendrait dans une large mesure de la réussite de l’exploitation de l’énergie éolienne et solaire. 

Sur le front de l’énergie éolienne, alors que les éoliennes sont devenues plus grandes avec des moyeux plus hauts et des diamètres de rotor plus grands, les ajouts annuels de capacité éolienne jusqu’en 2030 doivent augmenter considérablement pour atteindre les objectifs. 

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

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

Le Agence internationale de l'énergie a également noté une croissance freinée dans la fabrication d’équipements éoliens. Pour améliorer la situation, l'agence a préconisé une accélération du rythme. Il a également observé que les innovations dans le secteur tournent principalement autour de l'augmentation de la productivité et de la réduction des coûts. 

Dans un scénario aussi mitigé, la production d’énergie éolienne immobile peut alimenter la croissance. Avec son encombrement limité et ses capacités faciles à entretenir, il peut se propager rapidement dans des zones géographiques où de vastes étendues de terre constituent une contrainte. 

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

Les investissements remportés par Aeromine et Vortex, notamment de la part de la communauté scientifique et technologique, démontrent que l'énergie éolienne immobile repose sur des bases solides. Des réglages plus précis et des calibrages nécessaires en feraient un choix parfait pour étendre plus rapidement la portée des énergies propres et renouvelables.

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