On commence vraiment à avoir l’impression que le problème du changement climatique est un énorme rocher roulant sur une colline escarpée, et nous avons la tâche Sisyphe d’essayer de l’inverser. Bien que nous ayons définitivement besoin de passer le plus rapidement possible de la planète vers une énergie propre et verte, le déploiement doit être stratégique. Vous savez, des panneaux solaires dans des endroits ensoleillés et des éoliennes dans des endroits venteux. Et pour la plupart, nous le faisons déjà.

Une unité de test à Okinawa, au Japon. Image via Challenergy

En attendant, il y a aussi des catastrophes naturelles à gérer, dont certaines sont aggravées par le changement climatique. Les pays d’Asie de l’Est et du Sud-Est sont fréquemment menacés par des typhons qui entraînent avec eux des vents forts et turbulents. Une fois les tempêtes passées, elles laissent dans leur sillage de grandes étendues de longues pannes de courant.

Des études ont montré que ces tempêtes gagnent en intensité au fil des ans, entraînant des perturbations plus fréquentes des systèmes électriques existants dans ces zones. L’énergie éolienne est la solution idéale là où les tempêtes se sont produites et ont détruit la distribution d’électricité traditionnelle dans toute une région. Tant que les turbines elles-mêmes peuvent relever le défi, elles peuvent être utilisées pour alimenter des micro-réseaux lorsqu’une autre livraison est désactivée.

Apportez les typhons?

Malheureusement, les éoliennes conventionnelles à trois pales que vous voyez parsemer les plaines ne peuvent pas résister à la puissance impressionnante des typhons. Mais les éoliennes à axe vertical le peuvent. Bien qu’ils existent depuis de nombreuses années, ils ont peut-être enfin trouvé leur créneau.

Une startup japonaise appelée Challenergy veut faire face au défi des typhons. Ils ont construit une éolienne à axe vertical qui est conçue non seulement pour résister aux vents de niveau typhon, mais aussi pour en tirer le meilleur parti. Au lieu de pales horizontales disposées comme des rayons ou des pétales de fleurs, ces turbines ont des cylindres verticaux qui collectent le vent en exploitant l’effet Magnus.

L’effet Magnus, illustré. Image via Wikipedia

Mettez un peu de rotation dessus

Si vous avez déjà fait tourner une balle de ping-pong ou lancé une balle courbe, vous avez mis l’effet Magnus en mouvement. Ce phénomène observable a été enregistré pour la première fois par le physicien allemand Heinrich Gustav Magnus en 1852.

Magnus a remarqué que ce chemin d’un objet en rotation est dévié par les différences de pression dans l’air autour de lui qui sont causées par la rotation. Cette déviation dans la trajectoire de l’arc attendu ne serait pas présente sans le spin, et donc cette déviation de la norme est maintenant connue sous le nom d’effet Magnus.

Les turbines de Challenergy comportent trois cylindres qui sont entraînés pour tourner avec un moteur. Le moteur induit l’effet Magnus sur le vent autour des cylindres et fait tourner la turbine pour générer de l’énergie.

Un cargo Norsepower équipé de voiles de rotor. Science

Intégration verticale

Comme nous l’avons dit, les éoliennes verticales elles-mêmes n’ont rien de nouveau. Ils ont été utilisés pour propulser des navires et des avions pendant des décennies, et nous avons même couvert quelques versions de bricolage. Pour cette application, cependant, la magie réside dans les vents à grande vitesse des typhons.

En plus d’être utilisable à long terme dans les régions infestées de typhons, la turbine de Challenergy présente plusieurs avantages. Les cylindres peuvent s’ajuster à n’importe quelle direction du vent, et il y a des volets sur les cylindres qui peuvent être ajustés pour programmer le niveau de l’effet Magnus en cours. Elles se déplacent dix fois plus lentement que les turbines traditionnelles, mais par conséquent, elles sont également moins bruyantes et probablement moins menaçantes pour les oiseaux.

Et techniquement, non, ils ne sont pas aussi efficaces que les trois lames ordinaires, car ils nécessitent un investissement énergétique d’environ 10% pour déplacer le moteur. Lorsque le typhon frappe, c’est à ce moment-là que les résultats sont obtenus: les citoyens peuvent avoir une alimentation d’urgence immédiatement et n’ont pas à attendre des jours ou des semaines.

Les turbines Challenergy sont pour l’instant plus courtes que les turbines traditionnelles. Image via l’Asahi Shimbun

La taille compte-t-elle?

D’une hauteur de 20 m, les turbines de Challenergy sont également beaucoup plus courtes que les tours hautes de 80 mètres des turbines traditionnelles au Japon. Vous pouvez voir la différence dans les images du drone ci-dessous.

Les turbines de Challenergy génèrent un maximum de 10 kilowatts par rapport aux 3 mégawatts maximum émis par les turbines à hélices. Mais ils n’ont pas vraiment besoin d’être grands pour maîtriser les vents du typhon ou pour être d’une grande utilité pour les gens. Malgré cela, l’entreprise envisage de fabriquer une version de 50 mètres de haut qui sera capable de produire 100 kilowatts.

Une turbine Challenergy installée à Ishigaki, Okinawa, au Japon a déjà eu la chance de faire ses preuves. Le typhon Mitag a frappé le Japon en octobre 2019 et les capteurs de la turbine ont enregistré des vitesses de vent proches de 100 MPH (160 km / h), toujours en toute sécurité en dessous des 156 MPH (251 km / h) que la société affirme être conçus pour résister.

Le fondateur et PDG de Challenergy, Atsushi Shimizu, s’est inspiré du tsunami de 2011 qui a provoqué trois effondrements dans la centrale nucléaire de Fukushima. Depuis lors, le gouvernement japonais a commencé à se détourner du nucléaire. Shimizu pense que l’énergie produite par un seul typhon pourrait alimenter le Japon pendant 50 ans, bien que l’on ne sache pas combien de turbines cela prendrait ou comment elles stockeraient l’énergie. Piles à air liquide, peut-être?

Pour l’instant, le gouvernement des Philippines a signé pour acheter sept des turbines de Challenergy afin de créer des micro-réseaux avec des générateurs solaires et diesel. Le temps nous le dira, et nous avons hâte de voir comment le pays se comportera une fois qu’il sera opérationnel.

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