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lu pour vous numéro 32

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"Lu pour vous" numéro 32*

*Les articles qui figurent dans cette rubrique sont transmis à titre d'information scientifique et / ou Technique. Ils ne sont en aucun cas l'expression d'une prise de position de l'UDISS ou d'un jugement de valeur

Sommaire :

  • Technologie : l'éolien une énergie d'avenir,
  • Astronomie : naissance d'un géant : les 3000 antennes du SKA, le plus grand télescope du monde, doivent permettre d'assister à l'éclosion des premières étoiles
  • Supercalculateur
  • Energie : l'atome vert

Technologie : l'éolien, une énergie d'avenir.

Pour assurer le déploiement de l'énergie éolienne, les chercheurs se tournent vers des solutions sûres et plus performantes.

La puissance installée dans le monde était de 240 gigawatts(GW) fin 2011, soit dix fois plus qu'en 2001. La Chine est devenue le leader, avec 63 GW, détrônant les Etats-Unis (47 GW). L'Allemagne arrive en troisième position (29 GW), suivie de l'Espagne, de l'Inde (16 GW), de l'Italie (6 GW) et de la France (6 GW).

De grands progrès ont été déjà réalisé en matière de puissance .celle-ci est passée, en moyenne de 0,5 MW en 2000 à 2,1 MW en 2011. Certaines machines de 6 MW existent déjà. Le projet européen UpWind étudie la faisabilité d'éoliennes de près de 20 MW.

La puissance est d'autant plus élevée que la surface balayée par les pales en rotation est grande. Il s'agit aussi d'aller chercher, en s'élevant, des vents plus forts et plus réguliers.

Concevoir de tels « géants « n'est pas aisé : les contraintes exercées sur une éolienne s'intensifient avec sa taille. Légers et résistants, les composites sont devenus incontournables. Les pales sont désormais construites en fibre de verre imprégnée de résines polyester ou époxyde. D'autres composites, encore plus complexes, sont à l'étude pour améliorer les propriétés en fatigue, la résistance et la mise en œuvre.

L'amélioration du rendement constitue une autre préoccupation des constructeurs. L'un des moyens consiste à modifier la géométrie des pales, afin de réduire les efforts mécaniques subis par la structure. Parmi les nouveaux modèles développés, la nouvelle pale Quantum courbée, développée par Siemens aux Etats-Unis, est capable de se déformer pour diminuer les efforts qui se reportent sur la structure.

De son côté, Enercon a conçu une structure équipée d'ailettes pour diminuer les pertes aérodynamiques en extrémité de pale et réduire les turbulences provoquées par la rotation des pales. A plus long terme, la révolution pourrait venir de pales actives : modifier localement l'écoulement par un système actif, un volet par exemple.

Dans la course au rendement, la performance des génératrices est aussi primordiale. Leur rôle est de convertir l'énergie mécanique du vent en énergie électrique via un alternateur .Nécessitant de tourner à très grande vitesse, les génératrices les plus répandus sont équipée de multiplicateurs destinés à accélérer le mouvement du rotor .Sous l'effet du vent, les pales tournent à une vitesse relativement lente ,comprise entre 5 et 15 tours par minute.

La troisième technologie est hybride :il n'y a qu'un seul palier de multiplication .Ces technologies présentant l'avantage de réduire le nombre d'engrenages, et donc de frottements ,toute en assurant une meilleure fiabilité.

Optimiser le contrôle commande .Ce système équipé de microprocesseurs pilote les systèmes d'orientation de la nacelle et des pales pour les tourner face au vent et ainsi maximiser ainsi la production ,tout en réduisant les charges mécaniques sur les composants critiques des éoliennes .Il est associé à des capteurs de mesure ,notamment une girouette ,qui donne l'orientation du vent et un anémomètre ,qui donne la vitesse du vent .Ces deux outils son remplacés par le lidar Cette technologie utilise in laser pour sonder l'atmosphère terrestre

.A partir des signaux rétrodiffusés, la vitesse et la direction du vent peuvent ainsi être mesurées jusqu'à une distance de 400 mètres. Un tel outil pourrait servir à anticiper les flux de vent avant qu'ils n'atteignent l'éolienne qui permettrait alors un meilleur contrôle de cette dernière.

Autre enjeu : l'automatisation des procédés de fabrication, on cherche à robotiser la soudure des grands mâts par exemple.

Des innovations sont attendues dans la surveillance en temps réel et à distance des infrastructures de éoliennes. Objectif : intégrer des capteurs d'analyse vibratoire pour prévenir l'usure des engrenages et des éléments tournants, à l'origine de nombreuses pannes.

L'avenir des éoliennes se jouera également en mer. Plusieurs parcs offshore sont en train de voir le jour dans le monde. Les parcs offshore sont moins limités en puissance, alors que sur terre, la construction de parcs de plusieurs dizaines d'éoliennes est rare. Enfin, le vent est beaucoup plus fort et constant que sur terre. Un facteur de charge compris entre 35% et 45% est attendu en mer du Nord. Ce chiffre pourrait même augmenter dans le cas d'éoliennes flottantes, situées plus au large.

Le facteur de charge désigne le rapport entre le nombre d'heures de fonctionnement en équivalent pleine puissance d'une éolienne et le nombre d'heures de fonctionnement maximale dans l'année, soit 8760 heures. En France, ce taux de charge s'établit en moyenne à 22%. Les éoliennes sont conçues pour produire un maximum de puissance pour des vents d'environ 50 km/h soit 14m/s. Certaines éoliennes récentes sont conçues pour fonctionner avec des vents dépassant les 200 km/h.

La maintenance est aussi un problème particulier. Intervenir en mer est non seulement difficile mais aussi coûteux. Areva a mis au point des générateurs hybrides de 5MW dont le risque de pannes est réduit et les opérations de maintenance sont facilitées. Ils fonctionnent depuis octobre 2009 en mer, dans le parc Alpha Venus au large de Bremerhaven en Allemagne.

Un autre problème est la corrosion de l'eau. Des enduits à base de zinc sont aussi proposés pour recouvrir et protéger les systèmes de fixation, essentiellement les boulons et les vis.

L'attrait écologique du vent : l'électricité éolienne n'émet pas intrinsèquement des gaz à effet de serre. Globalement un indicateur à retenir est la quantité de gaz à effet de serre émis sur toute la vie d'une éolienne, rapportée à la production effective en kWh . Selon un rapport de 2011 du Groupe d'expert intergouvernemental du climat (GIEC), ce chiffre est compris entre 8 et 20 grammes de CO2 par kwh produit. Cette énergie émet moins de dioxyde de carbone que le nucléaire ou le solaire photovoltaïque. Une éolienne ne prélève ni ne consomme d'eau douce. Elle ne produit directement ni dioxyde de soufre ni particules fines ou autre type de pollution de l'air ou de l'eau.

Il est possible d'implanter un parc en mer sans impact significatif sur la faune marine.

Source : la recherche, n°466,juillet-août 2012, non signé ; Jérôme VITERBO pour l'attrait écologique (recueil)

Astronomie : naissance d'un géant : les 3000 antennes du SKA, le plus grand télescope du monde, doivent permettre d'assister à l'éclosion des premières étoiles.

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Initialement ,le SKA (Square Kilometer Array),devait constituer le plus grand réseau d’antennes radio jamais installé sur une seule étendue de plusieurs milliers de kilomètres de rayon, équivalent d’une surface collectrice cumulée d’environ un kilomètre carré, d’où son nom. Les 3 000 antennes paraboliques seront en fait réparties sur deux sites distants de 9 000 kilomètres, selon les fréquences qu’elles devront capter.

Le SKA doit venir compléter les deux radiotélescopes existants : Meerkat, en Afrique du Sud, et Aescap, en Australie, ce qui permettra d’optimiser les investissements déjà réalisés dans les deux pays. En Afrique du Sud, au milieu de la région aride du Karoo, au sud-ouest, seront hébergés les antennes de moyenne et haute fréquence (au-dessus de 500 mégahertz), tandis que la région de Mileura, dans l’ouest australien se hérissera d’antennes de basses fréquences (en dessous de 500MHz).

Le début des travaux est prévu pour 2016 et devrait durer huit ans. La solution du double site devrait aussi assurer la viabilité financière à long terme du projet. Coût de construction estimé à environ 1,5 milliards d’euros, et l’entretien plus de 100 millions d’euros par an.

Prévu pour fonctionner pendant au moins cinquante ans, le SKA sera 50 fois plus sensible et 10 000 fois plus rapide que les meilleurs radiotélescopes actuels. Ces performances devraient nous permettre d’assister à la naissance des toutes premières étoiles et galaxies juste après le Big Bang, lorsque le cosmos avait moins d’un milliard d’années. Il permettra aussi d’explorer la nature de la gravité et de l’énergie noire. Sans oublier le vieux rêve de découvrir une vie extraterrestre au-delà des limites du système solaire.

Source : Science et Avenir, n° 785, juillet 2012, signé Sylvie ROUAT.


Supercalculateur

Le 9ème ordinateur le plus puissant au monde a été inauguré le 12 juillet 2012 par le CEA. Appelé Curie, il servira la communauté scientifique française et européenne.

Source : 01 net actus du vendredi 13 juillet 2012

Energie : l'atome vert

lpv321Le thorium, un nucléaire pour le développement durable ; telle est la thèse que défend cet ouvrage.

L'auteur appelle a ne pas écarter l'énergie nucléaire du débat en matière de politiques énergétiques, à l'heure ou des avancées écologiques s'impose une urgence croissante.

L'usage des réacteurs au thorium semble en effet montrer des caractéristiques remarquables en termes de sécurité et limitation des déchets. L'intérêt public serait donc celui de s'y intéresser de près, et ce livre fournit une présentation accessible et efficace de cette technologie.

Jean-Christophe de MESTRAL, Favre, 2011

Source : la recherche, n°466, juillet –août 2012

   
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