Éoliennes en bois contre les vibrations
Les vibrations des éoliennes risquent d’interférer avec les mesures de l’Einstein Telescope. En principe, la zone de sécurité autour du télescope est d’environ 10 kilomètres, mais la situation pourrait changer puisque l’utilisation de mâts en bois permettrait également de produire de l’énergie éolienne. Au terme des premières recherches, Achim Stahl, directeur du Physikalisches Institut de l’école supérieure polytechnique de Rhénanie-Westphalie (RWTH) d’Aix-la-Chapelle, se montre optimiste. La société Hasslacher Green Tower, en Autriche, travaille d’ailleurs sur un prototype.
Une éolienne se compose généralement d’un mât fait de béton et d’acier et repose sur une fondation en béton. La rotation des pales du rotor en plastique émet des vibrations qui se propagent jusqu’à l’Einstein Telescope, situé à 250 mètres sous terre. « Selon les recherches, il existe un risque d’interférence à moins de 10 kilomètres », a déclaré Achim Stahl. « Il serait donc plus prudent de respecter cette marge. En revanche, ce sujet revêt une dimension politique délicate et nous avons bien conscience que l’énergie éolienne pourrait également constituer une solution dans cette région. »
Avantages du bois
Actuellement, une zone tampon d’environ 10 kilomètres a été mise en place. La question se pose de savoir si, à long terme, il ne convient pas d’envisager une zone sans éoliennes beaucoup plus restreinte, voire de n’envisager aucune zone sans éoliennes à proximité du télescope.
« Nous savons que le bois transmet beaucoup moins de vibrations que le métal et le béton. L’utilisation du bois pour la construction des mâts pourrait donc constituer une solution. D’autre part, il s’agit d’un matériau plus léger, ce qui permet des fondations différentes, et il est plus durable que l’acier et le béton. Ce sont autant d’avantages supplémentaires. »
Dans le cadre d’un autre projet de recherche à la RWTH d’Aix-la-Chapelle, Achim Stahl a rencontré la société autrichienne Hasslacher, leader mondial dans le domaine des poutres en bois stratifié pour les structures en bois des ponts, des maisons, des bureaux et des immeubles d’habitation, entre autres. « L’entreprise Hasslacher travaille de longue date à l’élaboration d’un substitut au béton et à l’acier dans les éoliennes. D’ailleurs, plusieurs options envisagées se trouvent déjà à un stade d’étude avancé. Nous avons entamé des discussions et nous étudions actuellement la possibilité qu’une structure en bois réduise effectivement les vibrations dans le sol. Les premières conclusions, basées sur des simulations et d’autres travaux, sont prometteuses. »
Une expérience riche
Carlo Schröder souhaite apporter un commentaire au nom de Hasslacher Autriche. « En effet, nous travaillons depuis plusieurs années à l’élaboration d’un substitut aux mâts en béton des éoliennes. Le TÜV, l’organisme de contrôle, a notamment déjà approuvé deux modèles. En collaboration avec la RWTH, nous travaillons actuellement sur un troisième prototype numérique spécialement conçu pour les installations de 160 mètres et plus. Techniquement, rien de bien compliqué. Nous possédons une vaste expérience en ce qui concerne tous les types d’applications du bois dans les structures de construction. Nous sommes convaincus que ce matériau se prête bien à la fabrication d’éoliennes, un nouveau marché prometteur pour nous. C’est pourquoi nous nous réjouissons de notre collaboration avec la RWTH. Nous avons appris des choses sur les aspects durables et sur l’amortissement des vibrations. Et, bien sûr, si nous pouvions contribuer indirectement à la construction de l’Einstein Telescope près d’Aix-la-Chapelle, ce serait formidable. »
Quatre cadres
L’ingénieur de Hasslacher a partagé des chiffres et une série d’images sur le prototype, y compris une animation d’une éolienne intégrée au paysage. La structure est constituée de quatre cadres de bois effilés (comme les anciennes poutres à treillis) surmontés d’un tube d’acier auquel sont attachées les trois pales du rotor. « Celle-ci a une hauteur totale de 200 mètres si l’on compte les pales. La structure est composée à 90 % de bois, y compris le noyau creux au centre, où sont logés tous les câbles, et l’ascenseur de maintenance. La phase de test virtuel progresse à grands pas. Cette construction est solide et peut tout à fait rivaliser avec les éoliennes existantes en béton et en acier. La version en bois néanmoins est plus légère et peut reposer sur des fondations différentes, c’est-à-dire des fondations en quatre points avec moins de béton. »
Selon Achim Stahl, qui a effectué des recherches approfondies, ce dernier point revêt un intérêt particulier en ce qui concerne les vibrations. « Nous ne connaissons pas encore les chiffres exacts, mais nous comptons procéder bientôt à des essais pratiques. Cependant, les simulations sont prometteuses. Je suis convaincu que le périmètre sans éoliennes autour de l’Einstein Telescope pourrait bientôt être beaucoup plus restreint. » Carlo Schroeder acquiesce, mais ne se prononce pas sur les chiffres. « Nous en savons plus sur le bois et sur ce que l’on peut en faire. Nous pourrions construire les mâts avec du bois provenant de pépinières spéciales. Une solution durable, en d’autres termes. Ce nouveau type d’éolienne nécessiterait 400 à 500 mètres cubes de ce bois, ce qui représente une absorption de 400 à 500 tonnes de CO2. De plus, le bois a une durée de vie très longue, au moins égale à la durée de vie de 20 ans actuellement prévue pour les éoliennes. En outre, le bois se prête facilement à d’autres utilisations. »
Impact social
Il faut comparer cela à l’utilisation du béton et de l’acier, ajoute Achim Stahl. « Leur production est gourmande en énergie et loin d’être circulaire. Notre intérêt premier dans cette recherche est bien sûr l’Einstein Telescope, mais pas seulement. Nous nous intéressons également à la durabilité, la réduction des émissions de CO2, entre autres, ainsi que d’autres applications. Les générations actuelles d’éoliennes interfèrent également avec d’autres mesures sismologiques telles que celles qui sont effectuées pour d’éventuels tremblements de terre. L’impact social est donc bien plus profond que celui d’un remarquable télescope. »
L’entreprise Hasslacher a engagé des négociations avec des fabricants d’éoliennes européens et chinois sur le potentiel des structures en bois. « Le défi consiste à obtenir un prix de revient inférieur à celui des modèles actuels », explique Carlo Schröder. « Nous devrions y arriver, d’autant plus que les structures en bois sont plus faciles à mettre en place sur les pentes et autres endroits difficiles d’accès. Ce sont des perspectives quelque peu futuristes. Tout d’abord, nous espérons construire un prototype avant l’été de l’année prochaine qui nous donnera une réponse définitive sur les vibrations. » Un prototype qui pourrait apporter au consortium de l’Einstein Telescope la réponse à une autre question.
