Des drones de haut vol pourraient-ils alimenter votre maison un jour?


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Makani

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Le drone captif sans pilote de Makani monte en flèche alors que ses hélices produisent de l'électricité

Un nombre croissant d'entreprises estiment que l'utilisation de cerfs-volants et de drones captifs est un moyen viable de maîtriser les vents plus forts et plus constants en haute altitude. Cette technologie pourrait-elle libérer tout le potentiel de l'énergie éolienne ou restera-t-elle toujours une solution de niche?

L'énergie éolienne a produit cinq fois plus d'électricité en 2018 qu'en 2008, selon des chiffres récents de la US Energy Information Administration.

Pourtant, il ne représente encore qu'environ 4% de l'électricité mondiale.

Les critiques soulignent que le vent ne souffle pas toujours – le problème de l'intermittence – rendant cette forme d'énergie renouvelable peu fiable.

Mais les vents à plus haute altitude – au-dessus de 500 m – soufflent plus fort et plus régulièrement. Une étude influente de 2012 du Lawrence Livermore National Laboratory, en Californie, a révélé que les vents à haute altitude pouvaient à eux seuls fournir 100 fois plus que les besoins énergétiques mondiaux.

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Vent aéroporté europe

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Ces graphiques montrent comment la vitesse moyenne du vent augmente à haute altitude

"Les éoliennes sont devenues de plus en plus grandes dans le but d'accéder aux vents à haute altitude", a déclaré Udo Zillmann de l'association professionnelle Airborne Wind Europe. "Mais cela signifie d'énormes tours chères."

Ainsi, les drones et les cerfs-volants de haute technologie sont de plus en plus acceptés, des suppléments à moindre coût, soutient-il.

"L'énergie éolienne aéroportée est une version minimaliste d'une turbine, incorporant uniquement les éléments nécessaires: une pale et une attache de quelques centimètres de diamètre", explique-t-il.

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Makani

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Makani prépare son cerf-volant avant un vol d'essai à Hawaii

"Ces systèmes nécessitent entre 1% et 10% des matériaux utilisés pour construire une turbine et peuvent également être mis à la terre si nécessaire, par exemple pour faciliter le passage des oiseaux migrateurs."

Makani, qui fait partie de la société mère de Google, Alphabet, est l'une des sociétés actives dans le secteur des vents en haute altitude.

Son énorme prototype de cerf-volant est attaché au sol et guidé en boucle par des ordinateurs de vol utilisant le GPS et d'autres capteurs.

Lorsque le cerf-volant termine ses boucles, les rotors de l'aile de 26 m (85 pi) tournent dans le vent, permettant ainsi aux générateurs de produire de l'électricité en aval du réseau.

Makani a commencé à tester son prototype actuel, conçu pour produire jusqu'à 600 kilowatts d'électricité – suffisamment pour alimenter environ 300 foyers – en 2015.

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Aiborne Wind Europe

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Udo Zillmann pense que les drones seront un élément crucial de notre avenir en énergies renouvelables

Et en partenariat avec le géant de l'énergie Shell, il est sur le point de tester un nouveau système offshore monté sur des bouées flottantes.

"Nous prévoyons de monter le cerf-volant de Makani sur une petite bouée de longeron amarrée avec une ligne synthétique et une ancre à gravité", a déclaré le directeur général de la société, Fort Felker.

"Cela est possible parce que les ailes de Makani sont 90% plus légères que des éoliennes de puissance équivalente. C'est un défi technique passionnant."

Voler des cerfs-volants ou des drones capturant de l'énergie au large des côtes est logique d'un point de vue réglementaire, étant donné que certains peuvent parcourir 600 m dans chaque direction.

"Il faut un vaste espace pour pouvoir utiliser un seul appareil, ce qui explique l'une des raisons pour lesquelles de nombreuses entreprises envisagent de se tourner vers l'étranger", a déclaré M. Zillmann.

Un certain nombre d’entreprises travaillent également sur des moyens d’utiliser des drones éoliens au-dessus de la terre.

La jeune entreprise suisse Skypull, par exemple, a mis au point un drone autonome pouvant voler jusqu'à 600 mètres d'altitude, soit environ trois fois la hauteur d'une éolienne traditionnelle.

Son prototype actuel est un drone à voilure fixe multi-hélicoptères à ailes multiples qui peut décoller et atterrir tout seul, sans avoir besoin d'un lanceur ou d'un vent au sol.

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Skypull

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Le drone "box-wing" de Skypull prend son envol sur son treuil

Le décollage est alimenté par batterie, mais une fois en l'air, la batterie est rechargée à chaque fois que le cerf-volant fait une boucle vers le sol.

«Une fois qu’il a atteint la hauteur opérationnelle, le drone passe au mode cerf-volant en tournant de 90 degrés par rapport à la position verticale et génère de la traction sur le lien, qui est attaché à un treuil qui est relié à un générateur», explique Nicola, directeur général de Skypull Mona.

"C'est un système qui nous permet de voler entre 200 et 600 m au-dessus du sol, peu importe l'endroit."

M. Mona admet que l'utilisation précoce devrait se limiter aux projets plus petits, mais estime que le système Skypull pourrait un jour être utilisé pour répondre à la demande énergétique à grande échelle.

"A moyen terme, je peux voir que notre technologie est utilisée pour des systèmes distants hors réseau, tels que les opérations minières et les projets de secours en cas de catastrophe", a-t-il déclaré.

"À plus long terme, toutefois, je prévois de plus grands parcs éoliens capables de générer jusqu'à 100 MW (mégawatts) d'énergie."

Parmi les autres acteurs éoliens à haute altitude sur terre, on peut citer Altaeros Energies, une entreprise technologique basée au Massachusetts qui a attiré l’investissement de Mitsubishi Heavy Industries en 2015.

Sa turbine flottante en l'air comprend une coque remplie d'hélium qui soulève une éolienne à 600 m de hauteur et vise à fournir de l'électricité, des télécommunications et d'autres services aux milliards de personnes dans le monde qui vivent sans accès fiable à l'électricité et à Internet.

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Altaeros

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La turbine flottante en suspension dans l'air d'Altaeros génère de l'électricité et fournit une connectivité Internet

Le gros inconvénient de ces systèmes est qu’ils ne génèrent pas autant d’électricité que les turbines actuelles. L'énorme drone à propulsion de Makani, par exemple, produit environ 20 fois moins d'électricité que les plus grandes turbines offshore en cours de développement. Ceux-ci peuvent produire jusqu'à 12 MW (mégawatts).

Il faudrait donc des centaines d’entre eux pour produire suffisamment d’électricité pour alimenter une petite ville, par exemple.

C'est pourquoi M. Zillmann les considère davantage comme "la prochaine étape dans la numérisation du moulin à vent traditionnel" et espère qu'ils seront utilisés en parallèle avec les tours d'éoliennes traditionnelles "pendant encore longtemps".

Mais les énergies renouvelables – éolien, solaire, hydroélectrique – sont "définitivement capables de répondre aux besoins énergétiques du monde entier, et les drones peuvent nous aider à y parvenir", conclut-il.

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