Des supraconducteurs pour augmenter l’efficacité des éoliennes
Dans le cadre du projet européen SUPRAPOWER [1], qui vient de débuter, des scientifiques et des industriels se sont associés pour développer une éolienne efficace, robuste et compacte, fonctionnant à l’aide d’un générateur supraconducteur. Cette innovation permet en particulier des économies d’énergie et de matières premières.
Parmi les partenaires, l’Institut de physique technique (ITEP), qui fait partie de l’Institut technologique de Karlsruhe (KIT, Bade-Wurtemberg), est chargé de construire un cryostat [2] rotatif. Le cryostat permet de refroidir les bobines supraconductrices utilisées à -253 °C, soit 20 K. Cette condition est décisive pour la bonne marche du générateur supraconducteur, qui n’occasionne pas de pertes électriques en-dessous d’une certaine température.
Ainsi, le cryostat développé par le KIT permet une circulation du courant électrique sans résistance et donc sans pertes. Pour cela, les bobines supraconductrices sont refroidies par simple conduction thermique, grâce à des refroidisseurs dits de Gifford-McMahon [3]. A cette fin, de petits réfrigérants d’un des partenaires du projet sont utilisés ; leur puissance frigorifique étant limitée, le défi des scientifiques du KIT réside dans le développement de bonnes jonctions conductrices de chaleur entre les réfrigérants et les bobines, ainsi que dans la mise au point d’une isolation thermique très efficace, nécessaire pour le cryostat.
Cette technologie s’avère particulièrement adaptée à l’éolien en mer, puisqu’elle permet une augmentation de la puissance de l’éolienne à 10 MW, tout en diminuant son poids et sa taille. En outre, la construction d’un tel générateur supraconducteur requiert moins de 1% de la quantité de terres rares nécessaire à la construction d’un générateur à aimant permanent, actuellement utilisé. Ainsi, l’utilisation de la supraconductivité permettrait une diminution des coûts de construction, d’exploitation et d’entretien des éoliennes.
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[1] Le projet européen SUPRAPOWER a pour but d’utiliser le potentiel de la supraconductivité pour la construction d’éoliennes. Faisant partie du programme-cadre FP7 pour l’énergie, il a été lancé le 1er décembre 2012 pour une durée de quatre ans. Il réunit neuf partenaires scientifiques et industriels sous la coordination de la Fondation espagnole Tecnalia ; parmi eux se trouvent également, outre le KIT, l’entreprise allemande Oerlikon Leybold Vacuum et l’entreprise française D2M Engineering. Plus d’informations sur le projet SUPRAPOWER (en anglais) : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/KcfiX
[2] Un cryostat est un instrument de physique permettant d’obtenir des températures cryogéniques par l’utilisation de l’inertie thermique d’un liquide très froid.
[3] Un système de refroidissement est dit de Gifford-McMahon lorsque le compresseur qu’il contient est équipé de réservoirs annexes à haute et basse pression, ainsi que de soupapes de distribution. A l’inverse, le système est dit de type Stirling lorsque le compresseur est directement raccordé au volume à refroidir.
Pour en savoir plus, contacts :
– Dr. Holger Neumann, chef du département de cryotechnique, Institut de physique technique (ITEP), KIT – tél. : +49-721-6082-2625 – email : holger.neumann@kit.edu
Sources :
« Supraleiter für effiziente Windkraftanlagen », dépêche idw, communiqué de presse du KIT – 04/01/2013 – http://www.kit.edu/besuchen/pi_2013_12442.php
Rédacteurs :
Hélène Benveniste, helene.benveniste@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr