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Et si un cerf-volant géant alimentait en électricité votre maison ?

VIDEO – Les éoliennes ne sont pas les seules sources d’énergie renouvelable mues par le vent. Des systèmes qui reprennent le principe du cerf-volant émergent également.

Le 13/04/2022 par Florence Santrot
kite

Une nouvelle industrie du cerf-volant est-elle en train de décoller ? Une dizaine d’entreprises en Europe et aux États-Unis développent actuellement des solutions d’énergie renouvelable liées au vent en ayant recours à des sortes de cerfs-volants de grande taille. Ce système – appelé “énergie éolienne aéroportée” – pourrait permettre de générer suffisamment d”électricité pour alimenter un hameau, voire beaucoup plus.

Cette solution pourrait être une alternative dans les régions où le niveau de vent moyen n’est pas suffisant pour installer des éoliennes. Ainsi qu’en mer, pour éviter d’installer de coûteuses structures en béton. “C’est moins cher à fabriquer, moins cher à transporter et aussi plus efficace“, affirme Florian Bauer, co-PDG et directeur de la technologie de Kitekraft. Cette société, basée à Munich (Allemagne), développe son système d’alimentation via cerf-volant. “L’empreinte carbone est également beaucoup plus faible. Avec tous ces avantages, pourquoi construirait-on une éolienne conventionnelle ?”, interroge-t-il.

Un vrai potentiel pour l’énergie éolienne aéroportée

Concrètement, comment fonctionne le modèle imaginé par Kitekraft ? Quand il n’y a pas de vent ou par risque d’orage, le cerf-volant reste au sol. Pendant le décollage et l’atterrissage, les hélices entrent en action – un peu à la manière des rotors de drones. Elles vont soutenir le cerf-volant dans les airs, le temps de le faire monter à une hauteur suffisante. L’appareil reste relié au sol (à une petite station) par une longe de plusieurs centaines de mètres qui se déroule au fur et à mesure. Et s’enroule quand le système revient sur Terre, pour maintenance ou en cas de manque de vent.

Une fois la longe complètement déroulée, le cerf-volant amorce une accélération verticale. Avec une vitesse accrue, les ailes commencent à générer de la portance. Une fois qu’il a atteint une hauteur et une vitesse suffisantes, il passe en mode de “vol en huit”. Cela lui permet d’acquérir suffisamment de puissance pour activer les rotors par l’effet du vent. Ces rotors se muent alors en petites éoliennes et génèrent de l’énergie électrique. Cette puissance est envoyée au sol, via le câble, et stockée dans des batteries intégrées à la station. Ou alors injectée directement dans le réseau, selon la configuration choisie.

Le cerf-volant pourra-t-il un jour concurrencer l’éolienne ?

La société SkySails, basée à Hambourg (nord de l’Allemagne) a, elle, imaginé une structure beaucoup plus proche d’un cerf-volant classique ou d’une voile de kite surf. Sa surface peut aller jusqu’à 180 m2 avec une longe qui peut atteindre les 800 mètres de long. Au sol, la station est embarquée dans un grand container. SkySails a établi que son système pouvait générer 80 kilowatts. Cela peut sembler peu par rapport à une éolienne (2,75 millions de kilowatts en moyenne) mais c’est suffisant pour alimenter une soixantaine de maisons.

Surtout, les sociétés qui travaillent sur ce secteur estiment d’ores et déjà que des modèles plus évolués pourraient produire à terme plusieurs millions de kilowatts. Et en les positionnant bien en hauteur, là où aucun obstacle n’entrave la vitesse du vent, la production sera supérieure.

Un vrai potentiel et des installations légères

Un article scientifique publié en 2022 dans la revue Annual Review of Control, Robotics and Autonomous Systems par des chercheurs de l’école polytchnique de Milan (Italie) souligne l’intérêt de cette technologie pour favoriser les énergies renouvelables. Ce système présente l’avantage d’être simple d’utilisation et facile à mettre en place. Nul besoin de constructions lourdes et coûteuses. Une étude d’Airborne Wind Europe, une association professionnelle, estime qu’un parc de cerfs-volants de 50 mégawatts utiliserait 913 tonnes de matériel sur une durée de vie de 20 ans, contre 2 868 tonnes pour un parc éolien typique.

Qui plus est, les risques pour la faune ou les êtres humains sont très faibles. Surtout si l’installation est placée au milieu d’un grand champ par exemple. Enfin, cette énergie éolienne aéroportée ne produit quasiment pas de bruit et ne gêne que très peu visuellement. Plus écologique et moins cher à construire, l’énergie éolienne aéroportée présente donc bien des avantages.

Des vols en 8 très complexes à canaliser pour faire évoluer ce type de cerf-volant

Reste cependant la question du coût de la supervision et de l’entretien. Pour que le système soit autonome, il faut créer une gestion poussée par ordinateur afin de s’assurer que le cerf-volant va bien évoluer en réalisant une figure en huit, quelles que soient les conditions météo. Ali Baheri et Chris Vermillion, deux scientifiques de la West Virginia University, ont creusé cette question dans un article fouillé.

Comme les voiles de kite ne flottent pas simplement – et passivement – dans les airs, il importe de créer cette dynamique de “vol en 8”. Cette méthode permet d’aller chasser le vent de la façon la plus efficace possible pour générer le maximum de puissance. Chris Vermillion, qui collabore avec la firme Windlift, une société américaine elle aussi impliquée au développement de ce type de cerf-volant évolué, a même pu confronter ses théories par la pratique. Le potentiel est là mais il faut encore travailler en profondeur les algorithmes pour pérenniser ce type de projet.

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