Les chouettes pourraient rendre les éoliennes plus silencieuses

Une enquête sur la façon dont les chouettes volent et chassent en silence a permis aux chercheurs de développer un prototype de revêtement de lames d’éoliennes qui pourrait réduire considérablement le nombre de décibels qu’elles génèrent.

Les premiers tests du matériau qui imite la structure complexe de l’aile d’une chouette, ont démontré qu’il pourrait réduire considérablement la quantité de bruit produite par les éoliennes et aussi par d’autres types d’ailes, telles que celles rencontrées dans les ordinateurs (ailette du ventilateur) ou d’un avion de ligne.

L’ajout de ce nouveau revêtement signifierait que les futures éoliennes seraient en mesure de fonctionner à des vitesses beaucoup plus élevées – produisant plus d’énergie tout en faisant moins de bruit. Pour un parc de taille moyenne, cela pourrait signifier plusieurs mégawatts supplémentaires d’électricité.

Le revêtement spécial a été développé par des chercheurs de l’Université de Cambridge, en collaboration avec des chercheurs de trois institutions aux États-Unis. Leurs résultats ont été présentés le 22 Juin à l’Institut américain d’aéronautique et d’astronautique (AIAA).

"Beaucoup de chouettes – principalement de grandes chouettes comme la chouette effraie ou la chouette lapone – sont capables de chasser d’une façon furtive, d’abattre et de capturer leur proie sans être détectés," a déclaré le professeur Nigel Peake du Département des mathématiques appliquées et de physique théorique de Cambridge. "Alors que ce fait est connu depuis des siècles, nous ne savions pas encore, comment ou pourquoi les hiboux étaient susceptibles de voler en silence."

Le Pr. Peake et ses collaborateurs de Virginia Tech, Lehigh et Florida Atlantic Universities ont utilisé la microscopie à haute résolution pour examiner les plumes des chouettes dans leur moindre détail. Ils ont observé que durant son vol, les plumes de l’aile d’une chouette possédaient un revêtement duveteux, qui ressemble à une canopée de forêt, vue de dessus (NDLR : étage supérieur de la forêt). En plus de cet auvent pelucheux, les ailes de la chouette intègrent également un "peigne" flexible de soie régulièrement espacé le long de leur bord d’attaque ainsi qu’un bord poreux et élastique sur le bord de fuite.

"Aucun autre oiseau n’a ce genre de structure d’aile complexe", a déclaré N. Peake. "Une grande partie du bruit causée par une aile – si elle est associée à un oiseau, un avion ou à un ventilateur – provient du bord de fuite où le passage de l’air sur la surface de l’aile reste turbulent. La structure de l’aile d’une chouette permet de réduire le bruit en adoucissant le passage de l’air qui passe sur l’aile – cela revient à disperser le son de sorte que leur proie ne peut pas les entendre venir".

Afin de reproduire cette structure bien particulière, les chercheurs ont étudié un revêtement qui ‘éparpille’ de la même manière le bruit généré par une pale de turbine. Ils ont recouvert une pale avec un matériau similaire à celui utilisé par les voiles des mariées, et qui, malgré sa structure ouverte, réduit la rugosité de la surface sous-jacente, en abaissant le bruit de 30 dB.

Alors que le "voile de la mariée" fonctionne remarquablement bien en laboratoire, il ne convient toutefois pas de l’appliquer à une éolienne ou à un avion. Grâce à un design similaire, les chercheurs ont mis au point un matériau prototype en plastique imprimé en 3D avant de le tester sur un segment de la taille normale d’une pale de turbine éolienne. Dans des essais en soufflerie, le traitement subit a permis de réduire le bruit généré par une pale de turbine éolienne de 10 dB, sans impact notable sur l’aérodynamique.

Selon les chercheurs, le revêtement doit encore être optimisé car l’appliquer sur un avion n’est pas une mince affaire et reste beaucoup plus compliqué qu’une éolienne. Préalablement, le revêtement pourrait être utilisé sur une gamme différente d’ailes et de pales. La prochaine étape sera donc de tester ce revêtement sur une éolienne qui fonctionne sur le terrain.

Enfin, une réduction significative du bruit généré par une éolienne permettrait qu’elle tourne plus rapidement, ce qui se traduirait aussi par davantage d’électricité produite.