Des dragons planants pourraient-ils alimenter votre maison ?

Tous les enfants qui ont déjà piloté un cerf-volant ont appris la leçon : une fois que vous pouvez faire décoller le cerf-volant et le faire voler haut, vous avez plus de chances de trouver une brise régulière pour le maintenir en l’air.

Une industrie éolienne naissante prend cette leçon à cœur. Les entreprises qui font voler des cerfs-volants géants à 200 mètres ou plus du sol utilisent le vent qu’elles y trouvent pour produire de l’électricité.

Au moins 10 entreprises en Europe et aux États-Unis développent des variantes de ce type de pouvoir du dragon. En cas de succès, les cerfs-volants pourraient permettre la construction de parcs éoliens sur des terres qui ne sont pas assez venteuses pour les tours d’éoliennes traditionnelles. Les cerfs-volants pourraient également être un meilleur choix pour l’énergie éolienne offshore et pourraient même un jour remplacer au moins certaines des tours amarrées qui sont actuellement utilisées.

« C’est moins cher à fabriquer, moins cher à transporter et aussi plus efficace », déclare Florian Bauer, co-PDG et directeur technique de Kitekraft, une société basée à Munich qui développe un système de propulsion de cerf-volant. L’empreinte carbone est également beaucoup plus faible, dit-il. « Si vous bénéficiez de tous ces avantages, pourquoi construirait-on une éolienne traditionnelle ? »

Cependant, pour devenir une source d’énergie répandue, l’énergie éolienne aéroportée, comme on l’appelle également, doit surmonter un certain nombre d’obstacles technologiques et commerciaux, décrivent Bauer et ses collègues dans un article à paraître en 2022. Examen annuel des systèmes de contrôle, de robotique et autonomes. Et il doit démontrer qu’il est sécuritaire, qu’il ne nuit pas à la faune et qu’il ne cause pas de nuisances sonores et visuelles insupportables aux voisins.

À l’heure actuelle, la puissance du cerf-volant en est encore à ses balbutiements. La plupart des entreprises travaillent sur des projets pilotes relativement petits, et aucune n’a fait évoluer sa technologie dans la gamme des mégawatts qui la rendrait comparable aux éoliennes conventionnelles. Mais de petites versions sont déjà sur le marché.

En 2021, SkySails Power, basée à Hambourg, a été la première entreprise à proposer un produit commercial. Son modèle de production consiste en un cerf-volant souple et orientable d’une superficie allant jusqu’à 180 mètres carrés. Le cerf-volant est attaché à une station au sol contenue dans un conteneur d’expédition avec une corde de 800 mètres de long.

En fonctionnement, le cerf-volant fait des huit hauts et gracieux dans le ciel, alimentant un générateur au sol d’une moyenne de 80 kilowatts – assez pour alimenter environ 60 foyers américains moyens. C’est petit par rapport à une éolienne typique de 2,75 mégawatts, mais de taille similaire à de nombreux générateurs diesel industriels portables. L’appareil est conçu pour être utilisé dans des endroits éloignés du réseau électrique.

En fin de compte, les entreprises veulent construire des cerfs-volants plus grands qui peuvent générer des mégawatts de puissance. Vous imaginez des centaines de cerfs-volants regroupés dans des parcs éoliens alimentant le réseau électrique.

Utilisez des vents rapides

Les vents au sol ont tendance à être ralentis par la friction avec les arbres, les bâtiments et les collines, et le sol lui-même. Ainsi, plus vous montez, plus le vent peut souffler vite – à 500 mètres, la brise se déplace en moyenne entre 3 et 7 kilomètres par heure plus vite qu’à 100 mètres. Au cours des dernières décennies, il y a eu un certain nombre de propositions pour tirer parti de ces vents plus rapides et plus forts, notamment l’envoi de turbines sur des engins plus légers que l’air ou le montage de turbines sur des cerfs-volants stationnaires. Cependant, la plupart des entreprises, comme SkySails, adoptent une approche qui utilise des cerfs-volants orientables et contrôlés par ordinateur qui volent dans les airs pour récolter plus d’énergie.

Les éoliennes aéroportées utilisent deux types de base de production d’énergie. Les approches au sol telles que SkySails utilisent la « puissance de la pompe » pour faire fonctionner un générateur au sol. L’extrémité au sol de la ligne est enroulée autour d’un treuil, et lorsque le cerf-volant vole dans le vent, il tire contre la ligne et déroule le treuil, entraînant un générateur qui produit de l’électricité. Ensuite, le cerf-volant est autorisé à planer tout en étant à nouveau enroulé et le cycle recommence.

L’autre approche consiste à générer de l’électricité à bord du cerf-volant. La génération embarquée utilise un cerf-volant rigide, semblable à une aile d’avion, supportant de petites éoliennes. Lorsque le cerf-volant vole, le vent entraîne les turbines et l’électricité générée par l’avion est envoyée par câble à la station au sol.

Kitekraft, la société de Bauer, utilise le procédé embarqué, qui permet une double utilisation des aubes de turbine. Lors du décollage et de l’atterrissage, les pales sont alimentées par un moteur et deviennent des hélices, permettant au cerf-volant de voler et de planer comme un drone volant. Une fois que le cerf-volant a atteint la bonne altitude, les turbines basculent pour générer de l’énergie à partir du vent.

Les cerfs-volants éoliens aéroportés génèrent de l’électricité de deux manières fondamentales. « Pumping Power » utilise le mouvement de traction du cerf-volant pour faire tourner un tambour rotatif au sol, qui alimente un générateur (génère de l’électricité, jaune); au bout de la longe le cerf-volant est rentré et repart (consomme peu d’énergie, rouge). La « puissance embarquée » est générée par des turbines montées sur le cerf-volant lui-même. La génération embarquée nécessite une conception d’aile rigide.