Selon le Global Wind Energy Council, des éoliennes d’une capacité totale d’environ 63 000 mégawatts sont connectées au réseau chaque année, dont environ un cinquième dans les zones montagneuses. Cependant, l'exploitation y est plus difficile qu'en terrain plat car les prévisions de rendement sont moins certaines et les contraintes mécaniques et les coûts d'entretien sont plus élevés. Le pôle de recherche WindForS vise désormais à répondre à la question de savoir comment optimiser les performances des turbines et prolonger leur durée de vie. Sous la direction du ZSW, les experts en énergie éolienne prévoient un champ d'essai de recherche dans le Jura souabe, plus précisément sur le Stöttener Berg près de Geislingen an der Steige.
Emplacement idéal pour un terrain d'essai de recherche
« L’emplacement offre des conditions idéales pour nos recherches », déclare le chef de projet Andreas Rettenmeier. « Le vent d'ouest dominant s'accélère au-delà du bord de l'escarpement offshore, créant des courants irréguliers et des turbulences. De plus, la zone connaît une vitesse moyenne annuelle du vent élevée », explique le scientifique du ZSW. Ces facteurs sont typiques des sites éoliens situés sur des terrains montagneux et complexes et sont idéaux pour le développement et le test de nouvelles technologies. Le site et ses conditions ont été préalablement étudiés scientifiquement dans le cadre du projet WindForS « KonTest ».
Capteurs de mesure de la fondation aux pales du rotor
Sur cette base, le projet « Wind Science and Engineering in Complex Terrain (WINSENT) » vise désormais à créer un champ d’essai servant de plateforme pour la recherche et l’industrie. À cet effet, deux éoliennes d'une puissance nominale d'environ 750 kilowatts chacune et d'une hauteur de moyeu de 75 mètres sont prévues. Son diamètre de rotor est de 50 mètres et sa hauteur totale est de 100 mètres. L’une des caractéristiques uniques du projet est que les scientifiques auront un accès illimité à la technologie de contrôle complète et aux données de conception des systèmes afin de pouvoir analyser leur comportement en détail. Lors de leur construction, les éoliennes doivent être équipées de capteurs de mesure – depuis les fondations jusqu’aux pales du rotor.
Un mât de 100 mètres de haut sera érigé devant et derrière chaque éolienne, sur lequel des paramètres météorologiques tels que la vitesse et la direction du vent, la température, l'humidité et la pression atmosphérique pourront être mesurés avec une haute résolution temporelle. La technologie laser de pointe enregistre également les flux d’approche et de sillage des éoliennes.
Un nouvel élan pour l'industrie
« Un champ d'essai éolien de cette envergure et situé sur un terrain aussi complexe est unique au monde et extrêmement important pour la recherche et l'industrie éolienne. Les résultats de nos analyses seront transposables aux centrales commerciales de grande envergure et donneront un nouvel élan au secteur », déclare Andreas Rettenmeier.
Les partenaires du projet souhaitent obtenir des améliorations technologiques dans les projets suivants, par exemple dans la conception des rotors, afin qu'ils soient plus légers, plus silencieux et plus puissants à l'avenir. Une partie du projet comprend également le développement et les tests ultérieurs d’un nouveau type de système de gestion opérationnelle qui permettra aux turbines de réagir aux conditions changeantes du vent de manière plus intelligente et plus précise qu’auparavant. De nouvelles méthodes d’apprentissage automatique sont également utilisées : elles amélioreront les prévisions d’alimentation et optimiseront les modèles d’intégration des systèmes de stockage (y compris le stockage d’énergie au gaz et le stockage par batterie) dans le futur système énergétique.
Accompagnement de recherches écologiques et de panneaux d'affichage
Des recherches écologiques d’accompagnement sont également fermement planifiées. L'objectif est d'examiner de près l'impact des installations sur les animaux et les plantes de Stöttener Berg. Un sentier circulaire avec des panneaux d'information autour du site est également prévu pour les citoyens intéressés.
Le ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie finance le projet WINSENT (FKZ 0324129A-F) d'une durée de trois ans et demi à hauteur d'environ 10,4 millions d'euros. Le ministère de l'Environnement, du Climat et de l'Énergie du Bade-Wurtemberg alloue un financement supplémentaire au projet à hauteur de 1,2 million d'euros.
Un film sur le champ d'essai prévu : www.windfors.de/testfeld.html