Alors que les parcs éoliens sont devenus une méthode de production d’énergie très populaire, les chercheurs étudient désormais l’impact de ces grands parcs sur la configuration des vents et sur l’environnement.
En utilisant des simulations à grande échelle pour mieux comprendre la façon dont l'air se déplace à travers et à l'intérieur des parcs éoliens, des chercheurs de l'UBC Okanagan et de l'Université de technologie de Delft (TU Delft) aux Pays-Bas ont développé un cadre de modélisation qui contribuera à améliorer les prévisions et la productivité de l'énergie éolienne.
Les chercheurs espèrent également découvrir comment les grands parcs éoliens peuvent modifier la configuration naturelle des vents.
« Les parcs éoliens deviennent si grands qu'ils peuvent réellement modifier la construction du vent entrant », explique le Dr Joshua Brinkerhoff, professeur agrégé à l'école d'ingénierie de l'UBCO.
« La structure sur laquelle ils étudient, que les ingénieurs appellent la couche limite atmosphérique, surveille la façon dont la vitesse, la température et la pression du vent varient en fonction de l'altitude. »
Non seulement localiser un parc éolien est une science en soi, explique-t-il, mais le réglage précis de l'emplacement des éoliennes individuelles au sein d'un groupe est primordial pour la manufacturing d'électricité. Bien que le logiciel aide à guider l'emplacement des éoliennes pour garantir le rendement le plus élevé, les parcs éoliens mal conçus produiront moins d'énergie que prévu, ce qui les rendra non rentables.
« Notre cadre de modélisation est parmi les premiers à décrire clairement comment les parcs éoliens modifient la couche limite atmosphérique, ce qui le rend extrêmement précieux pour aider les ingénieurs à concevoir de meilleurs parcs éoliens », explique le Dr Brinkerhoff.
Travaillant aux côtés de collègues de la TU Delft, le doctorant Sebastiano Stipa s'est rendu aux Pays-Bas dans le cadre d'un échange Mitacs Globalink pour mener la recherche. L’équipe de recherche a développé un cadre open up supply à volumes finis adapté aux études à grande échelle sur la façon dont les parcs éoliens interagissent avec l’atmosphère.
Le cadre de modélisation, appelé Toolbox for Stratified Convective Atmospheres (TOSCA), est conçu pour effectuer des simulations approfondies de la turbulence créée par les grands parcs éoliens dans des disorders atmosphériques réalistes. L'article décrivant TOSCA a été publié cette semaine dans Wind Electrical power Science.
TOSCA, explique Stipa, peut relever au moins deux des défis importants auxquels est actuellement confrontée l'énergie éolienne en simulant la turbulence de la couche limite sur de vastes zones et en simulant l'ensemble d'un parc éolien dans des ailments d'écoulement atmosphérique réalistes.
« Les résultats de cette recherche permettront de mieux comprendre les estimations de la puissance potentielle des parcs éoliens et d'augmenter leur manufacturing d'énergie », explique Stipa. « Ce nouveau cadre de modélisation peut servir de feuille de route pour l'industrie. »
Le Dr Brinkerhoff notice que la modélisation informatique peut être utile lors de la création de parcs éoliens, notamment pour prévoir s'ils peuvent produire de l'énergie de manière efficace.
« La découverte la as well as significative est que notre modèle peut capturer l'conversation entre les grands parcs éoliens et le vent venant en sens inverse », ajoute-t-il. « À ce jour, cela n'a pas été pris en compte correctement, ce qui conduit à une surestimation de la quantité d'énergie produite par un parc éolien. Ce kind de surestimation est financièrement désastreux pour les exploitants de parcs éoliens. »
Cette recherche a été soutenue par Mitacs Globalink, UL Renewables et le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada. Les ressources informatiques ont été fournies par la Digital Exploration Alliance of Canada et Innovative Investigation Computing de l’Université de la Colombie-Britannique.
