Malgré leur taille, leur diamètre et leur puissance qui ne cessent d’augmenter, les éoliennes sont de plus en plus silencieuses. Pourquoi ? Grâce à des techniques inspirées de la nature de plus en plus innovantes.
Une part importante des différents éléments qui composent ces superstructures haut perchées a connu de profonds changements au cours des dernières années, que ce soit la nacelle, les pales ou les mâts, permettant de diminuer les nuisances sonores. Mais c’est dans la nature, source inépuisable d’inspiration, que les chercheurs et les ingénieurs ont trouvé des idées révolutionnaires.
Le hibou, roi de la furtivité
Aujourd’hui, un grand nombre d’éoliennes sont équipées de « peignes » ou de « serrations », terme dérivé de l’anglais qui signifie « dentelé ». Ces pièces allongées ont la forme de dents de scie et sont installées au bord des pales. Elles permettent de réduire le bruit dit aérodynamique de 2 à 3 décibels en diminuant les turbulences créées par le frottement de l’air à l’extrémité des pales qui, à 70 mètres de hauteur, peuvent atteindre la vitesse folle de 400 kilomètres par heure ! Au départ, ces pièces spéciales en forme de « peignes » ont été inventées par le turbinier allemand Enercon, mais aujourd’hui, tous les constructeurs proposent de fixer ces « serrations » si le client le souhaite.
Pour imaginer ce concept de dents de scie, les ingénieurs se sont inspirés de la nature, et notamment des rapaces nocturnes. C’est le biomimétisme, soit l’imitation technique des processus mis en œuvre par la nature.
Des chercheurs de l’université technologique de Dalian, en Chine, et de l’université de Cambridge, au Royaume-Uni, ont étudié les plumes des hiboux afin d’analyser et de comprendre leur rôle dans la furtivité des rapaces. Les plumes sont en effet capables d’absorber le son et d’atténuer les vibrations. L’animal peut ainsi se déplacer silencieusement, sans bruit aérodynamique en vol plané ni bruit causé par la vibration mécanique pendant le vol. Le professeur Chu Jinkui, de l’université de Dalian, a indiqué que ce comportement intéressait les ingénieurs depuis longtemps, car ils cherchent « à appliquer les mécanismes de réduction du bruit à d’autres fins et situations qui profitent à la société ».
Les résultats de ces recherches ont tout de suite intéressé les ingénieurs travaillant dans le domaine éolien. Leurs ailes permettent aux rapaces de voler et de fondre sur leurs proies sans émettre de bruit qui trahirait leur présence. Les vols de nuit se font ainsi en silence grâce à l’écartement des plumes situées en bout d’ailes, qui lisse le passage de l’air.
Appliquée aux pales des éoliennes, cette caractéristique animale permet aussi de modifier le spectre acoustique en diminuant les basses, ce qui veut dire que le bruit se propage moins loin.
Parallèlement, l’ensemble de l’éolienne a connu une évolution très rapide au cours des dernières années. Le design des rotors, par exemple, permet aujourd’hui un écoulement beaucoup plus fluide de l’air sur les pales, elles-mêmes plus souples et aérodynamiques. La résistance à l’air étant réduite, il y a moins de turbulences et donc moins de bruit émis. Au sein même de la nacelle, les composants susceptibles d’émettre le plus de bruit ont été remplacés par des matériaux silencieux et les parois, comme pour les sous-marins, sont maintenant équipées d’un isolant acoustique plus efficace.
Reproduire le mouvement du poisson ou du colibri
Récemment, en France, une start-up bordelaise s’est elle aussi inspirée de la nature pour imaginer une éolienne urbaine révolutionnaire qui permet un très haut rendement sans que les pales ne fassent de bruit.
ADV-Tech vient de signer un partenariat avec Bordeaux Métropole Énergies et la ville de Bordeaux pour le développement d’une éolienne urbaine. La start-up s’est appuyée sur une nouvelle technologie de rotor, qui avait certes été conçue mais jamais appliquée, pour fabriquer un prototype, baptisé City Wind, dont la particularité réside dans le mouvement des pales. Celui-ci est ondulatoire et ressemble à ceux du poisson lorsqu’il nage. Aucune autre éolienne ne fonctionne avec cette technologie qui permet un haut rendement et n’émet aucun bruit. Le prototype mesure un mètre de diamètre et est équipé de pales de deux mètres. Pour diminuer le bruit, les ingénieurs ont imaginé une éolienne tournant lentement, moins vite que le vent. À vitesse de vent équivalente, la City Wind tournera entre deux et dix fois plus lentement qu’une éolienne classique. Elle ne sera jamais en survitesse et n’oscillera donc pas, ni ne vibrera. En conséquence, cette éolienne, dont les pales ne dépasseront pas les 70 km/h, ne créera pas de bruit aérodynamique. L’objectif est de les installer sur les toits d’immeubles, des bâtiments publics ou dans des parcs d’éoliennes créés à cet effet.
En Tunisie, c’est le colibri qui a inspiré une société pour élaborer son éolienne Tyer Wind. Cette éolienne est composée de deux ailes de 160 centimètres de long qui battent comme celles de l’oiseau, dans un mouvement qui dessine le chiffre huit. Conçues en fibre de carbone, elles balaient une superficie de près de deux mètres carrés. Tyer Wind espère pouvoir faire installer ses éoliennes chez les particuliers, mais aussi dans de grands champs et même offshore.
