03/04/2014 - Ils montrent la relation entre le mouvement des turbines éoliennes et la production de rayons

Menéame

Tout structure élevée dans des conditions atmosphériques favorables peut générer rayons ascendants. Même les avions sont capables de les générer. En fait, la hauteur et le mouvement sont deux facteurs qui facilitent ce phénomène. La pointe de la pelle d’un éolienne se déplace à une vitesse de plusieurs dizaines de mètres par seconde. Cependant, personne n’avait démontré le lien entre le mouvement des turbines des éoliennes dans les parcs éoliens et la production de décharges électriques.

Le groupe de recherche Rayon, électricité atmosphérique et haute tension (UPC LRG), par l’intermédiaire de son réseau de détection de rayons Lightning Mapping Array sur les terres de l’Èbre, il a pu détecter des émissions de décharges électriques provenant d’aérogénérateurs qui se répètent régulièrement et avec des durées allant de quelques minutes, même à plus d’une heure dans certaines conditions de tempête.

Les chercheurs ont enregistré sur vidéo à grande vitesse les rayons initiés par des turbines éoliennes dans le parc éolien du Rubio. Cette équipe scientifique, qui fait référence en Europe dans l’étude des rayons, a pu enregistrer plusieurs rayons ascendants initiés par les éoliennes en rotation lorsque les éoliennes tournaient sous les nuages. Ces enregistrements ont été réalisés à un kilomètre des éoliennes, avec la caméra à une vitesse de 6.668 images par seconde et un temps de résolution de 15 microsecondes.

Prévenir les pannes et mieux connaître le phénomène

Les résultats de la recherche seront très utiles, car ils ouvrent la voie à la description du phénomène et, partant, à la mise en place de systèmes de prévention. Bien qu’ils soient présents quotidiennement, les rayons sont encore l’un des phénomènes atmosphériques les plus inconnus. L’étude sur la naissance des rayons à partir des pelles d’aérogénérateurs et leur relation avec la périodicité de rotation aidera à les caractériser, à en déterminer les typologies et la nature et, surtout, à les prévenir. Par ailleurs, elle contribuera à économiser des coûts pour les entreprises de construction et de production d’énergie éolienne, qui perdent chaque année des millions d’euros en pannes causées par le stress électrique auquel sont soumises les turbines éoliennes par l’incidence des rayons.

Aujourd'hui, les pelles des éoliennes ont des longueurs de plus de 60 mètres et la gondole peut être située à plus de 100 mètres du sol. En outre, ces pelles sont fabriquées à partir de matériaux composites qui sont très sensibles aux effets des décharges électriques et des rayons.

Selon la région où se trouve le parc éolien, les dommages peuvent être très importants. Les éclairs qui se produisent lors des tempêtes d’hiver à l’ouest du Japon, par exemple, sont beaucoup plus nuisibles que ceux qui se produisent en été.

En fait, certains parcs éoliens ont été forcés de fermer en raison des pannes causées par les tempêtes.

Recherche unique en Europe

Le groupe UPC LRG est le seul en Europe à étudier les rayons scientifiques de manière systématique. L’équipe a installé des observatoires dans les Pyrénées, dans le delta de l’Ebre et sur l’île de San Andrés, dans les Caraïbes colombiennes. Cette expérience les a conduits à faire partie du projet ASIM de l’Agence spatiale européenne. Avec ASIM, le groupe UPC LRG aura la possibilité d’accéder à de nouvelles connaissances et d’avancer dans ce domaine scientifique. Dans le cadre de ce projet, on étudiera les explosions de rayons gamma terrestres, les émissions de rayons à haute énergie et les phénomènes étranges de haute altitude liés aux rayons, les jets gigantesques de décharges électriques et les Sprites qui se produisent dans la stratosphère et la mésosphère au-dessus des tempêtes.

Avec le projet ASIM, ils ont reçu l’appui du ministère de l’économie et de la compétitivité au cours des dernières années et disposent d’un équipement technologique de dernière génération qui alloue trois caméras d’une autre vitesse avec les 500.000 images par seconde; interféromètres pour étudier ce qui se passe à l’intérieur des nuages et le réseau Lighting Mapping Array (LMA) avec lequel les évolutions des rayons peuvent caractériser en 3 dimensions.

Pour plus d’informations:

Vidéo avec les images des éclairs dans le parc éolien du Rubio

Lightning discharges produced by wind turbines, article publié dans le Journal of Geophysical Research

Turbines shoot upside-down lightning, article dans la revue Nature

Site d’Oscar van der Velde avec photos de rayons

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Salle de presse / UPC

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