La production d’énergie va voler haut dans les airs

L’idée peut paraître saugrenue tant les cerfs-volants sont associés dans la culture populaire à des jouets pour enfants. Elle n’est pourtant pas neuve. Le premier à imaginer l’exploitation de l’énergie éolienne à haute altitude fut l’utopiste américain d’origine allemande John Adolphus Etzler. C’était en 1833 !

Depuis, l’éolien aéroporté (ou AWE pour Airbone Wind Energy) a fait du chemin. D’utopie, il est devenu une réalité. Selon de nombreux spécialistes, le système deviendra bientôt une alternative complémentaire à l’éolien traditionnel (ou HAWT pour Horizontal Axis Wind Turbine). Une dizaine d’entreprises en Europe et aux États-Unis développent actuellement des modèles très prometteurs.

Plus haut, plus fort et moins cher

Les avantages des éoliennes aéroportées sont en effet nombreux. Leur coût de fabrication est nettement moins élevé que les éoliennes traditionnelles. Dépourvues de mâts et de pales de turbines et dotées de fondations plus légères, elles nécessitent jusqu’à 95% de matériel en moins, et ce pour des rendements énergétiques similaires, voire supérieurs aux éoliennes classiques.

Avec l’altitude, les vents deviennent plus puissants (entre 100 et 350 km/h) et plus stables, car ils ne sont pas freinés par des obstacles comme le sol, les reliefs, les immeubles ou les forêts. Les exploiter permettrait de réduire l’intermittence de l’approvisionnement et d’abaisser le coût de l’électricité. Ainsi, le facteur de charge espéré, c’est-à-dire le rapport entre l’énergie électrique effectivement produite durant un laps de temps donné et l’énergie maximale qu’elle aurait pu générer en théorie pendant la même période, est de 50 à 80% contre 40 à 55% pour l’éolien en mer et 20 à 40% pour le terrestre.

Et ce n’est pas tout ! Des études sur les vents à travers le monde ont suggéré que d’importantes ressources énergétiques deviendraient accessibles grâce aux éoliennes aéroportées. Leur structure allégée permettrait leur installation dans des sites où une exploitation de l’éolien classique serait difficilement envisageable pour des raisons économiques ou techniques. Sont ainsi concernés les endroits éloignés et peu accessibles sur terre, les engins mobiles comme les cargos ainsi que les zones de la mer en eaux profondes et éloignées des grandes installations portuaires grâce à des plateformes flottantes.

L’empreinte environnementale de l’AWE n’est pas négligeable non plus : sa fabrication est moins gourmande en matériel et en énergie, son impact visuel très faible, ses nuisances sonores quasi nulles et les risques pour la faune et les êtres humains pratiquement inexistants.

Concrètement, comment cela fonctionne ?

Il existe plusieurs modèles très différents. Tous sont encore à un stade précoce de développement et aucune tendance ne semble se dégager à l’heure actuelle. On peut néanmoins distinguer deux grands types de production d’énergie : à bord ou au sol.

Dans la première, l’objet volant qui peut être un cerf-volant, une voile de kitesurf ou un drone, est équipé d’hélices. Une fois en altitude, celles-ci se transforment en mini-éoliennes sous l’action du vent. L’électricité, générée par leur rotation, transite par le câble qui relie l’appareil au sol et se retrouve directement injecté dans le réseau.

Dans la seconde option, le cerf-volant, composé essentiellement d’ailes rigides, semi-rigides ou souples, déroule, en montant en altitude, un câble relié à une génératrice au sol. La traction sur le câble actionne la génératrice par pompage : le déroulement du câble fait tourner un tambour connecté à un alternateur qui produit de l’électricité.

À quand un déploiement à grande échelle ?

Si la plupart des modèles développés ont démontré leur pertinence, de nombreux défis restent à relever. Les éoliennes aéroportées actuelles doivent encore prouver leur fiabilité à long terme. Pour parvenir à produire autant, voire plus que les éoliennes classiques, elles doivent également améliorer l’efficacité globale de leur système, qu’il s’agisse de l’optimisation des ailes ou des hélices, de la montée en puissance, de la conversion d’énergie ou du stockage.

Leur exploitation à grande échelle risque également de se heurter à des contraintes réglementaires. Les éoliennes aéroportées sont en effet considérées comme des engins volants et doivent, à ce titre, être soumises à la réglementation aérienne. De plus, même si leur impact sur l’environnement est très limité, encore faut-il que le public accepte de voir son ciel parsemé de cerfs-volants dont la surface peut faire plusieurs centaines de mètres carrés.

CREOS
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