L’opposition se fonde souvent sur les préoccupations liées à la pollution sonore provoquée par les éoliennes. Cela est dû en partie au fait que les pales en rotation créent des turbulences, qui provoquent un bruit de « sifflement », et en partie au fait que les éoliennes plus anciennes produisent des bruits de « bourdonnement » à des fréquences fixes.

De cette façon, le son peut être radicalement réduit

L’éditeur français de logiciels Dassault Systèmes s’est fixé pour objectif de résoudre le problème du bruit de l’énergie éolienne. Dassault Systèmes travaille avec la simulation numérique et c’est précisément à l’aide d’analyses et de simulations avancées que l’entreprise estime qu’il est possible de développer de nouvelles conceptions et de nouveaux matériaux capables de réduire radicalement le bruit des éoliennes.

– Il s’agit essentiellement de bruit ou bruit aéroacoustique qui provient du bord de fuite des pales du rotor de l’éolienne. À cela s’ajoutent ce que l’on appelle l’acoustique vibratoire, qui provient par exemple de la transmission et de la chaîne cinématique ainsi que de la rencontre des dents dans les engrenages. De là, le son est transmis à travers l’ensemble de la turbine jusqu’aux grands composants tels que la tour, les pales du rotor et le moyeu. Ces modes de vibration haute fréquence rayonnent ensuite depuis la turbine comme un grand haut-parleur, explique Steve Mulski, responsable de la conception et de la simulation des éoliennes chez Dassault Systèmes.

Les technologies utilisées par Dassault Systèmes pour résoudre les problèmes acoustiques incluent la modélisation 3D et des capacités avancées de simulation de systèmes multi-corps. La simulation de systèmes multicorps implique d’étudier comment les différentes parties d’un système fonctionnent ensemble. La boîte à outils comprend également ce qu’on appelle la mécatronique, une méthode basée sur l’électronique, la mécanique et le contrôle intelligent assisté par ordinateur.

Tout cela permet d’évaluer les décisions de conception dès la planche à dessin, réduisant ainsi le temps et le coût des tests physiques.

– Pour le bruit aérodynamique, nous disposons d’un outil informatique de dynamique des fluides que nous appelons Powerflow. L’outil vous donne une étude très détaillée de la façon dont le vent circule autour des pales et comment elles coupent l’air et créent du bruit. Grâce à Powerflow, les fabricants d’énergie éolienne, par exemple, ont réussi à réduire le bruit grâce à des pales dentées, explique Steve Mulski.

Compare les éoliennes aux ailes d’un oiseau

Pour expliquer la technologie, Steve Mulski compare les pales dentelées d’une éolienne aux ailes d’un oiseau.

– Lorsqu’un pigeon passe devant vous, vous pouvez clairement entendre ses ailes. Lorsqu’un hibou passe devant vous, vous n’entendrez certainement aucun son. La raison pour laquelle le hibou est si silencieux est précisément à cause de la forme des plumes sur le bord des ailes du dragon. Il existe aujourd’hui de nombreux types de pales dentées permettant de réduire les niveaux sonores des éoliennes, et nombre d’entre elles ont été développées à l’aide de notre analyse de flux.

Selon Steve Mulski, le bruit aéroacoustique de toutes les éoliennes construites ces dernières années a été considérablement réduit. Grâce aux lames dentelées et à d’autres innovations. Cependant, ils n’en sont pas encore là en ce qui concerne le problème de l’acoustique des vibrations, le bruit qui provient de l’intérieur des éoliennes.

– Les gens ne réagissaient pas au bruit tonal de l’acoustique vibratoire, ce qui peut être assez dérangeant lorsque le bruit aérodynamique était si fort. Mais désormais, les gens peuvent entendre le son, et c’est pourquoi les exigences sont devenues beaucoup plus strictes, dit-il.

Les propriétaires de parcs éoliens allemands doivent éteindre leurs éoliennes la nuit

En Allemagne, pays où les exigences sonores des éoliennes sont les plus strictes, les propriétaires d’énergie éolienne sont obligés d’éteindre leurs éoliennes la nuit, même si le vent souffle bien et peut produire de l’électricité sans énergie fossile.

– L’opposition aux nouveaux parcs et à la fermeture occasionnelle de parcs existants constitue un défi pour nos clients. C’est pourquoi tous les efforts sont désormais déployés pour comprendre la génération et la transmission des vibrations à travers les composants de la turbine afin de pouvoir créer des solutions silencieuses.

Steve Mulski nous explique ici que les clients utilisent le système de simulation du système multi-corps pour simuler la façon dont la turbine interagit avec la transmission et les engrenages.

– À l’aide de modèles de calcul, nous pouvons ensuite utiliser les résultats des vibrations dans la tour pour calculer précisément l’ampleur du niveau sonore au niveau des microphones au sol à 50 mètres de l’éolienne.

Ce développement réduira encore davantage les coûts pour nos clients.

Steve Mulski

Tous les modèles et simulations de Dassault Systèmes sont essentiellement des jumeaux virtuels de la centrale électrique réelle. Celui-ci remplit également sa fonction après la construction du parc éolien.

– Ensuite, vous devez entretenir les systèmes et vous avez ensuite besoin de données sur toutes les éoliennes individuelles du parc. En cas de problème, vous devez savoir exactement ce que contient chaque turbine, ce qui est disponible et ce qui pourrait devoir être commandé. Les jumeaux virtuels optimisent ainsi la maintenance et l’exploitation de l’ensemble du parc éolien.

Comment pensez-vous que votre technologie évoluera à l’avenir ?

– Lorsque j’ai commencé à travailler là-dessus en 2003, on ne pouvait modéliser la transmission que dans le système de torsion, le système qui permet le réglage et l’ajustement de l’angle des pales du rotor par rapport au vent. Aujourd’hui nous sommes allés bien plus loin avec des modèles 3D très fiables et dynamiques et le développement se poursuit. Nous continuerons à élargir les modèles et à prêter attention à des détails de plus en plus spécifiques. Ce développement réduira encore davantage les coûts pour nos clients. En fin de compte, il s’agit de réduire les coûts énergétiques.