Exemple de Réalisation : Assistance au développement de turbines éoliennes innovantes

©2014-2021 - AIRREDIC

Différents concepts d’éoliennes innovantes sont actuellement en cours de développement. Une des solutions envisagées est la production locale en association avec d’autres sources d’énergie (solaire, …). L’implantation d’éoliennes de plus petites dimensions à proximité d’habitations, ou s’intégrant dans des constructions existantes, impose de prendre en compte les possibles interactions avec leur environnement, ainsi que le bruit rayonné et la qualité du vent incident (sillage des constructions environnantes, ...). En se basant sur une expérience de plus de 20 ans en aérodynamique et aéroacoustique des machines tournantes, AIRREDIC propose aujourd’hui la prise en charge complète de telles études, allant de la définition du concept jusqu’aux essais en soufflerie puis sur site, avec également la possibilité d’implémenter des moyens de contrôle actifs en fonction des conditions de vent.

En prenant en compte les conditions d’intégration de l’éolienne, il est possible d’améliorer un concept afin que ses performances soient optimisées même en cas d’interactions importantes avec l’environnement de la turbine. Un cas typique est la présence de sillages perturbateurs qui vont modifier les caractéristiques de l’écoulement au voisinage des pales, induisant une baisse des performances aérodynamiques, et des problèmes mécaniques et acoustiques (vibrations, bruit rayonné très élevé, …). Ces phénomènes sont le symptôme de ces interactions aérodynamiques et peuvent traités en agissant sur les sources des perturbations.

Exemple d’un cas simplifié d’interaction entre une éolienne de type Savonius et un barreau présent dans son environnement. Influence sur son efficacité aérodynamique et phénomènes parasites associés (acoustiques et vibratoires)

Un exemple récent d’étude est l’optimisation d’une éolienne innovante développée par la société Wind-IT. Basée sur le principe d’une turbine Darrieus, elle présente la particularité d’être installée à l’intérieur de pylônes (treillis de tubes métalliques). Couplée à des panneaux photovoltaïques et à une unité de stockage, l’ensemble fournit de l’énergie en réduisant significativement les intermittences. AIRREDIC est intervenue durant la phase d’optimisation menée sur le prototype échelle 1 en réalisant une étude CFD (simulations numériques) sur les interactions entre le treillis métallique et les pâles, susceptibles de réduire sensiblement le rendement dans certaines conditions (avec problèmes vibratoires et acoustiques). En étroite collaboration avec la direction technique de Wind-IT, cette étude a permis d’orienter les choix proposés par Wind-IT afin d’optimiser le concept. Les performances obtenues aujourd’hui sur les modèles de série sont totalement satisfaisantes, avec un rendement correspondant aux attentes tout en réduisant significativement le bruit rayonné et les vibrations. Lien vers le site Wind-it :

Exemples de résultats simulations numériques CFD instationnaires montrant l'influence de différents profils d'obstacles sur une pale d'éolienne de type Darrieus en rotation

AIRREDIC dispose des moyens de calculs internes d’analyse et d’optimisation : • Méthodes analytiques numériques afin d’optimiser le choix des profils et la géométrie de l’éolienne; • Simulations numériques (CFD) instationnaires (maillage tournant, …). • Le partenariat avec la société Cradle (MSC Software) permet des simulations numériques avec prise en compte de la dynamique de l’éolienne et des efforts mécaniques. • Une analyse acoustique (et mécanique) peut être couplée à l’analyse aérodynamique instationnaire.