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À Grenoble, un ingénieur conçoit une éolienne aéroportée à l'allure de cerf-volant

Garrett Smith, fondateur de l'entreprise Wind Fisher, travaille à la conception d'une éolienne de 3 kilowatts sans fondation, sans mât et sans pale. Un engin aéroporté à la manière d'un cerf-volant, produisant même par vents faibles.

TECHNIQUE  |  Energie  |    |  F. Gouty
À Grenoble, un ingénieur conçoit une éolienne aéroportée à l'allure de cerf-volant
Environnement & Technique N°399
Cet article a été publié dans Environnement & Technique N°399
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Qui a dit qu'une éolienne devait impérativement se composer d'un mât et de pales ? Une start-up grenobloise, Wind Fisher, souhaite ouvrir le champ des possibles. Son « Magnus Aérostat Générateur » ne remplace pas un moulin géant mais transforme bien l'énergie du vent en électricité.

Un cerf-volant éolien

L'engin est un cylindre creux refermé par « des ailes en textile technique, comme des ballons dirigeables, remplies d'hélium et rattachées à des renforcements structurels en fibre de carbone », explique son créateur, Garrett Smith. Le résultat ressemble à un cerf-volant – ou plutôt à la bobine d'un cerf-volant, si celle-ci pouvait s'élever dans les airs. « Nous mettons l'objet en rotation face à un flux d'air. Sa forme circulaire génère un effet aérodynamique, dit effet Magnus, qui lui confère une force de portance perpendiculaire au flux d'air. C'est exactement ce qui se passe, par exemple, lorsque l'on frappe une balle de tennis avec un effet enroulé. » Des cordages lui sont attachés pour transmettre l'énergie à un générateur électrique.

Le prototype de Wind Fisher n'est pas très impressionnant. Il s'agit d'une éolienne aéroportée d'environ 1,70 mètre d'envergure pour une puissance d'un kilowatt (kW). Celle-ci a besoin d'être tractée par un véhicule en mouvement pour s'élever dans les airs et remplir son office. L'objectif pour la jeune pousse est à présent de passer à l'échelle : d'abord, avec un autre prototype de 3 kW (et de 25 mètres d'envergure) puis, à terme, de 100 kW. Pour cela, elle a fait appel en novembre 2023 au bureau d'ingénierie Rtone. Les experts de ce dernier doivent lui permettre de « dérisquer le projet et d'aboutir à une conception détaillée mi-2024, puis à sa fabrication, son assemblage et de premiers tests d'ici à la fin de l'année ». L'idée est ainsi de convaincre suffisamment d'investisseurs pour conclure une levée de fonds de 1,2 million d'euros. « Nous sommes les seuls à proposer une telle technologie en France, maintient Garrett Smith. Seul Kitewinder propose un dispositif similaire mais il est en forme d'hélice et destiné uniquement aux navires à voile. »

Un compromis ingénieux ?

Les atouts seraient multiples, selon Wind Fisher. D'abord, le Magnus Aérostat Générateur présente des capacités techniques potentiellement supérieures aux éoliennes conventionnelles. « Une éolienne classique n'atteint généralement sa puissance nominale qu'à des vents d'au moins 11 mètres par seconde (m/s), tandis que notre éolienne aéroportée peut encore y parvenir à 7 m/s et fonctionne même avec des vents de 15 km/h, avance son inventeur, ancien ingénieur aéronautique chez Boeing et Airbus. Et comme elle fonctionne jusqu'à 100 mètres d'altitude, notre facteur de charge est, quant à lui, de l'ordre de 50 à 60 % alors qu'il est plutôt de 20 à 30 % pour une éolienne terrestre et de 35 à 45 % pour une éolienne en mer. »

“ Nous n'avons pas besoin de fondations en béton, de grand mât en acier et de résine pour nos pales ” Garrett Smith
Par ailleurs, Garrett Smith avance que la fabrication de son engin ne requiert que 10 % des matières premières nécessaires à celle d'une éolienne classique. « Nous n'avons pas besoin de fondations en béton, de grand mât en acier et de résine pour nos pales. Toute nouvelle technologie coûte plus cher qu'une technologie mature, mais la frugalité de notre éolienne aéroportée réduit quand même grandement le coût de production. » Wind Fisher chiffre ce dernier autour de 100 euros par mégawattheure (€/MWh) et table, à terme, sur 40 €/MWh – contre 66 €/MWh pour l'éolien terrestre en 2022, selon l'Agence de la transition écologique (Ademe).

Le Magnus Aérostat Générateur se présente ainsi comme une alternative pour les zones non interconnectées (ZNI), « comme l'île d'Ouessant ou la Corse, souhaitant remplacer leurs centrales thermiques au fioul ou au gazole par des énergies renouvelables », ou pour les projets d'autoconsommation agricole ou collective. Le tout, pour Wind Fisher, est de pouvoir l'installer au-dessus d'une grande surface de terrain ou de champ qu'il pourra survoler. « Notre éolienne aéroportée a besoin d'un espace de rayon de 300 à 500 mètres sans infrastructure ou habitation », estime Garrett Smith. L'engin, qui pourra être fixé à un treuil dans un simple conteneur comprenant le générateur électrique, s'oriente automatiquement en fonction de la direction du vent grâce à un système informatique embarqué. Lorsque le vent disparaît, le dispositif ne retombe pas instantanément, car « il est porté par l'hélium, plus léger que l'air, contenu dans son aile cylindrique » et, grâce à sa légèreté structurelle, il ne présente a priori aucun danger.

Risques et réglementation

Mais qu'en est-il de l'impact sur l'avifaune ? « Nous ne l'avons pas étudié, concède Garrett Smith. Mais notre aile se déplace quatre fois moins rapidement qu'une pale d'éolienne et délivre une énergie cinétique seize fois moins importante, ce qui peut être un avantage au niveau des impacts potentiels. »

Quant aux autorisations nécessaires pour installer un tel engin, l'ingénieur reste confiant. Comme la partie génératrice du système reste dans le conteneur au sol (en hauteur au niveau du rotor pour une éolienne classique), le Magnus Aérostat Générateur coche la case des éoliennes domestiques de moins de 12 mètres de haut. Néanmoins, comme il se compose essentiellement d'une aile gonflée à l'hélium, il est considéré comme un aérostat standard, qui nécessite une autorisation de vol de la part de la direction générale de l'Aviation civile (DGAC) et doit respecter les contraintes de l'espace aérien. Quant aux autorisations militaires, « nous n'avons pas encore de réponse à ce sujet mais notre textile est plus fin et plus léger qu'une pale éolienne et ne devrait poser aucun problème aux radars militaires ».

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