La centrale électrique volante
La spin-off TwingTec de l'Empa se penche sur les petites centrales électriques sous forme de cerfs-volants. L'automne dernier, TwingTec a réussi pour la première fois à décoller de manière automatisée, à produire de l'énergie électrique en volant et à se poser à nouveau. La commercialisation est donc à portée de main.
Le prototype TwingTec T 28 - une centrale électrique ? Tous ceux qui ont déjà piloté un cerf-volant pour enfants connaissent cette sensation : le vent saisit le cerf-volant, tire sur la corde. On s'empresse de relâcher la corde, la poulie tourne, difficilement contrôlable, entre les doigts. Et la question surgit : Serait-il possible d'utiliser cette énergie sauvage non seulement pour jouer, mais aussi pour produire de l'électricité ? Oui, c'est possible. Rolf Luchsinger l'a prouvé. Il est le CEO de TwingTec, une spin-off de l'Empa fondée en 2013. TwingTec est ainsi l'une des premières entreprises à développer des éoliennes aériennes - et a une longueur d'avance sur certains concurrents. La jeune entreprise emploie neuf personnes à son siège de Dübendorf.
Montée dans le cycle
L'idée derrière le projet est simple, mais la pratique est délicate : les météorologues savent qu'à 500 mètres d'altitude, la puissance du vent est jusqu'à huit fois plus forte qu'à 120 mètres, c'est-à-dire à la hauteur du moyeu des éoliennes modernes. Un cerf-volant pourrait exploiter ce vent fort en s'élevant en décrivant des trajectoires circulaires et en tirant un câble d'une poulie. L'axe de la poulie est relié à un générateur qui produit de l'électricité. Dès que le câble est déroulé, le cerf-volant redescend sans entraînement à proximité de la plateforme de décollage ; le câble est entre-temps enroulé, puis l'ascension recommence. "Le grand défi n'est pas le vol en soi", explique Luchsinger. "Le problème, c'est le décollage et l'atterrissage automatisés". En fin de compte, la centrale de cerf-volant doit pouvoir fournir de l'électricité sans être pilotée par l'homme.
Vol automatisé réussi
C'est exactement ce qu'il a réussi à faire à l'automne 2018 sur les hauteurs du Chasseral, en Suisse romande. Le prototype T 28 de TwingTec, un appareil de trois mètres d'envergure, a décollé de son véhicule de base, s'est hissé en altitude, a tourné en l'air de manière autonome pendant 30 minutes, a produit de l'énergie électrique et s'est finalement posé sain et sauf sur sa plateforme de lancement. La prochaine étape est maintenant la production continue d'électricité pour les clients. L'équipe de Luchsinger travaille actuellement sur le prototype T 29, qui devrait effectuer ses premiers vols à l'automne près du Chasseral. Le T 29 ne doit pas seulement décoller et atterrir de manière automatisée, mais aussi produire jusqu'à 10 kW de puissance électrique et l'injecter dans le réseau. Les Forces motrices bernoises FMB s'occupent de l'acheminement du courant éolien expérimental vers les consommateurs.
Le chemin entre la première esquisse et le premier kilowattheure d'électricité du réseau a toutefois été long et sinueux. Au départ, l'idée était d'utiliser un cerf-volant directionnel renforcé par de l'air comprimé, comme pour le kite-surf. Les recherches menées sur une série de prototypes ont ensuite permis de passer de la voile à une structure avec des ailes rigides. Le pilotage à l'aide de plusieurs câbles a également été abandonné au profit d'un pilotage avec des volets comme sur un avion. Pour le décollage et l'atterrissage, TwingTec a utilisé de petits rotors, comme pour un drone. En 2014, TwingTec a déposé un brevet précurseur pour la technique de décollage et d'atterrissage du cerf-volant énergétique, qui a depuis été accordé dans plusieurs pays. Un coup d'œil sur les nombreux concurrents montre à quel point les cerfs-volants énergétiques pourraient bientôt être porteurs d'avenir :
Rien qu'en Europe, dix start-ups et plusieurs équipes d'universités et de hautes écoles techniques développent des solutions pour ce type de production d'énergie. Elles sont toutes membres de l'association "Airborne Wind Europe", qui organise une grande conférence tous les deux ans. Le site 8e Conférence sur l'énergie éolienne aéroportée (AWEC 2019) aura lieu du 15 au 16 octobre 2019 à l'Université de Strathclyde, Glasgow.
La commercialisation en point de mire
TwingTec ne peut donc pas se permettre de prendre trop de temps et se prépare à la prochaine étape. Les connaissances acquises lors des essais en vol avec le T 29 devraient bientôt déboucher sur le premier produit de série : le TT100, un cerf-volant énergétique de 15 mètres d'envergure. Positionné sur un conteneur maritime standard, le cerf-volant devrait décoller et atterrir de manière autonome et produire jusqu'à 100 kW de puissance électrique - ce qui suffirait pour 60 maisons individuelles. Cependant, la production en série nécessite beaucoup de capitaux. Le prototype T 29, qui doit voler à l'automne au Chasseral, est soutenu par l'Office fédéral suisse de l'énergie (OFEN). Mais pour la phase de commercialisation qui suivra, il faut maintenant trouver des investisseurs privés et des partenaires du secteur de l'énergie pour que l'énorme potentiel de l'énergie éolienne puisse enfin être pleinement exploité.
