Une nouvelle recherche sur les systèmes d'énergie éolienne aéroportés, financée par une subvention substantielle de l'EPSRC, vise à exploiter l'énergie éolienne à haute altitude à l'aide de drones, dans le but de surmonter les défis de stabilité du système et d'améliorer la viabilité commerciale, soutenant ainsi les objectifs de zéro émission nette du Royaume-Uni. Image d’un prototype de drone Kitemill en action. Crédit : Kitemill
Le Dr Duc H. Nguyen a reçu un financement pour rechercher des systèmes d'énergie éolienne aéroportés, dans le but d'améliorer leur sécurité et leur efficacité en vue d'une commercialisation potentielle et de jouer un rôle important dans l'atteinte de zéro émission nette au Royaume-Uni.
Les drones pourraient jouer un rôle crucial dans la réalisation des objectifs de zéro émission nette du Royaume-Uni en récoltant l’énergie éolienne. Le Dr Duc H. Nguyen, maître de conférences en dynamique et contrôle du vol à l'Université de Bristol, a reçu une subvention de 375 000 £ du Conseil de recherche en ingénierie et en sciences physiques (EPSRC) pour explorer davantage les systèmes d'énergie éolienne aéroportés (AWES).
En attachant un drone à une station au sol, l’AWES récolte l’énergie éolienne à des altitudes plus élevées que les éoliennes conventionnelles. Le vent violent éloigne le drone de la station au sol, entraînant le générateur et produisant de l’électricité.
Cette technologie peut profiter au secteur énergétique du Royaume-Uni en réduisant son empreinte carbone, en offrant une flexibilité offshore et terrestre et en améliorant la capacité d'opérer dans les zones reculées.
Pour générer le plus de puissance, l'AWES doit voler selon des schémas complexes tout en étant soumis à de fortes forces aérodynamiques. Cet agencement crée un système complexe avec des caractéristiques de manipulation délicates : une légère erreur de calcul pourrait faire tomber le drone au sol.
C'est le défi que le Dr Nguyen et ses collaborateurs espèrent résoudre au cours de ce projet. En améliorant la sécurité et l'efficacité de l'AWES, il espère que le projet ouvrira la voie à la commercialisation de l'AWES.
Potentiel et pièges d’AWES
Le Dr Nguyen, de l'École d'ingénierie civile, aérospatiale et de conception, a expliqué : « L'énergie éolienne aéroportée a un énorme potentiel et devrait générer 70 milliards d'euros d'électricité par an d'ici 2050. Cependant, il s'agit encore d'une technologie émergente. Dans de nombreux cas, un compromis a été fait : de nouveaux modèles ont été rapidement déployés pour des vols d'essai avant que leurs caractéristiques de vol ne soient pleinement comprises. Cela a empêché de nombreux prototypes AWES d’atteindre leur pleine capacité opérationnelle, ce qui a conduit à l’arrêt prématuré du programme et a entravé la commercialisation. Ce projet cherche à relever ce défi grâce à l’utilisation de méthodes de bifurcation et de continuation.
Dr Duc Nguyen avec les fondateurs de Kitemill, Jon Gjerde (à gauche) et Thomas Hårklau (à droite), lors de la conférence Airborne Wind Energy 2024. Crédit : Kitemill/Dr Duc Nguyen
Ces techniques numériques ont été utilisées avec succès dans des études dynamiques d'aéronefs pour prédire des comportements dangereux tels que les oscillations, le flottement et la vrille induits par le pilote.
Le Dr Nguyen a conclu : « En remplaçant les techniques existantes par des méthodes de bifurcation, AWES peut réaliser des économies de coûts significatives et améliorer les performances, ce qui permettra à terme de rapprocher cette technologie de la commercialisation. »
Outre le financement EPSRC, le projet bénéficie également de collaborations avec deux acteurs leaders du secteur, la startup norvégienne Kitemill et l'Université Carlos III de Madrid.
Thomas Hårklau, co-fondateur et PDG de Kitemill, a ajouté : « Le lancement et le financement réussi de ce projet AWES constituent un développement important dans le secteur des énergies renouvelables. La technologie AWES, avec son efficacité matérielle exceptionnelle et ses rendements énergétiques plus élevés, a le potentiel de devenir une force dominante dans le secteur de l'énergie. Nous sommes ravis de collaborer avec Duc Nguyen et l'Université de Bristol sur cette initiative. Ce projet fait non seulement progresser la mission zéro émission nette du Royaume-Uni, mais garantit également la compétence britannique dans ce secteur émergent. Ensemble, nous visons à relever les défis actuels et à ouvrir la voie à la commercialisation d’AWES.
