Regardez comment des « cerfs-volants » géants, véritables centrales électriques aériennes, produisent de l'électricité

Photo montrant la plus grande éolienne aéroportée au monde de 5 000 mètres carrés déployant sa voile. (Photo/Chai Siyu)

Un « cerf-volant » massif et long peut aussi produire de l'électricité ! Récemment, la plus grande voile éolienne aéroportée au monde, d'une longueur de 5 000 mètres carrés, a été déployée sur un site d'essai dans la Bannière de Gauche d'Alxa, dans la région autonome de Mongolie intérieure (nord de la Chine). Il a réalisé tous les tests prévus et a été récupéré avec succès en vol, marquant une avancée significative dans l'application technique de la technologie de l'énergie éolienne à haute altitude par la Chine.

La production d'énergie éolienne à haute altitude est une nouvelle technologie énergétique qui utilise des composants aériens pour capter l'énergie éolienne à des altitudes supérieures à 300 mètres, réalisant ainsi la conversion de « l'énergie éolienne en énergie électrique ». Ce processus est similaire au vol et à la récupération d'un cerf-volant : l'aile est soulevée par un ballon d'hélium jusqu'à une certaine altitude, où elle déploie ses ailes pour capturer le vent. Le mouvement alternatif de ces ailes dans l'air capte l'énergie éolienne, générant une tension importante sur le câble principal, qui à son tour entraîne le générateur qui produit de l'électricité.

Quelle est l'efficacité de la « centrale électrique volante » en termes de production d'électricité ?

Selon Cao Lun, directeur en chef sur place du projet expérimental clé national de recherche et développement sur l'énergie éolienne à haute altitude, la « centrale électrique » prévue aura une puissance nominale d'une seule unité de 5 mégawatts. Après une ascension de 500 mètres à 3 000 mètres d'altitude, puis un retour à la position initiale, le temps de production d'électricité en un seul cycle est d'environ 20 minutes, avec une production d'électricité d'environ 500 kilowattheures par ascension. Selon les calculs, dans des conditions normales, la capacité annuelle de production d'électricité pourrait atteindre 10 millions de kilowattheures, ce qui équivaut à une économie d'environ 3 000 tonnes de charbon standard.

Pour exploiter l'énergie éolienne à haute altitude, il existe principalement deux approches technologiques au niveau international : aéroportée et terrestre, la principale distinction étant l'emplacement du générateur. L'approche aéroportée consiste à monter le générateur sur un véhicule aérien pour produire de l'énergie à haute altitude, tandis que l'approche au sol sécurise les générateurs robustes au sol et capte l'énergie éolienne via des parachutes ailés, des dirigeables ou d'autres composants aériens, entraînant ainsi les générateurs au sol. Le système expérimental d'énergie éolienne à haute altitude au sol de type échelle se compose de trois parties : « composants aériens + câbles de traction + composants au sol ».

La « centrale électrique volante » semble fonctionner selon un principe simple, mais elle exige une grande fiabilité des équipements et une maintenance opérationnelle rigoureuse en raison de défis tels que le cisaillement du vent, les turbulences et les conditions météorologiques extrêmes. Par exemple, le parapluie coupe-vent de 5 000 mètres carrés possède une vaste zone de déploiement, couvrant environ 12 terrains de basket-ball standard. Le déploiement d'une structure aussi massive est extrêmement difficile et la vitesse du câble du treuil au sol pendant le fonctionnement peut atteindre 50 à 60 km/h.

Alors que l'énergie éolienne terrestre et offshore est déjà en place, pourquoi se tourner vers l'énergie éolienne à haute altitude?

L'énergie éolienne à haute altitude présente des avantages tels qu'une densité d'énergie éolienne élevée, une direction du vent stable et une distribution étendue, avec des réserves théoriques dépassant 100 fois la demande totale de consommation électrique mondiale. Les calculs montrent que par rapport à l'énergie éolienne terrestre conventionnelle, elle peut permettre d'économiser 90 % de l'utilisation des terres et de l'acier tout en réduisant les coûts de production d'électricité d'environ 30 %. C'est ce qu'a expliqué Huo Shaolei, expert technique principal chez China Electric Engineering de la China Energy Engineering Corporation.

« L'énergie éolienne à haute altitude reste un "territoire inexploré" inexploité pour les nouvelles sources d'énergie, mais ses perspectives de développement sont prometteuses à mesure que les coûts des équipements diminuent et que la technologie mûrit progressivement. Nous procéderons bientôt à des tests de déploiement de plusieurs parachutes et prévoyons d'entrer dans la phase de production d'électricité d'ici la fin de l'année prochaine », a déclaré Huo Shaolei. Actuellement, la Chine possède une série de droits de propriété intellectuelle indépendants dans le domaine de l'utilisation de l'énergie éolienne terrestre à haute altitude, permettant un contrôle total sur l'ensemble de la chaîne industrielle de technologie et d'équipement.

(Par Ding Yiting, journaliste au Quotidien du Peuple)