Les éoliennes sortent des écrans radars

La présence d'éoliennes perturbe le bon fonctionnement des radars. Les concepteurs d'éoliennes inventent des matériaux non réfléchissantset les radars apprennent à trier les signaux reçus.

Implanter une éolienne en France ? Cela devient une véritable course d'obstacles, s'insurgeaient récemment les promoteurs des énergies renouvelables, lors du vote de la loi Grenelle 2 qui durcit la réglementation. D'autant plus qu'un autre frein au développement de l'énergie éolienne, connu depuis des années, n'est pas entièrement résolu : la perturbation du fonctionnement des radars. Un radar de contrôle aérien détecte, par exemple, les faux échos créés par les pales d'une éolienne. Un radar militaire peut, lui, « perdre de vue » un avion à basse altitude caché derrière un mât. Quant aux météorologues, ils assurent ne plus pouvoir réaliser leurs mesures... La moitié des projets des parcs éoliens retoqués en France sont d'ailleurs bloqués par Météo France, qui craint pour l'efficacité des radars. La solution passe donc par un effort des deux protagonistes : il faut rendre les éoliennes plus discrètes vis-à-vis des ondes électromagnétiques et apprendre aux radars à s'affranchir des interférences créées par celles-ci.

MODIFIER LA STRUCTURE INTERNE DES PALES

Pour cela, les fabricants d'éoliennes s'inspirent des techniques militaires, permettant aux véhicules d'échapper aux radars. À l'automne dernier, le danois Vestas a testé, sur un champ d'éoliennes de Norfolk (Grande-Bretagne), une pale d'éolienne « furtive », qui réduit sensiblement sa signature radar. Le résultat d'un projet mené avec Qinetiq, l'organisme de recherche de la défense britannique.

En France, les études démarrent tout juste, avec deux projets cofinancés par l'Ademe. L'un est mené par l'Onera, l'autre par EADS Astrium. Le premier projet va bâtir un outil de simulation. « Il nous permettra de mieux comprendre ces phénomènes et pourra aussi servir de base de discussion lors de l'étude d'impact d'un nouveau parc d'éoliennes », indique Gérard Bobillot, ingénieur à l'Onera. Le simulateur Sipré (Simulation de la perturbation des radars par les éoliennes) modélisera le fonctionnement du radar (le matériel et le logiciel de traitement des signaux) et celui des éoliennes dans leur environnement. L'Onera va coupler ses outils de simulation de radars avec le logiciel Fermat, de la société Oktal-SE, qui prédit l'interaction d'une onde électromagnétique avec un paysage complexe. Les résultats obtenus seront ensuite comparés avec des mesures effectuées sur le terrain. Le projet, d'une durée de quinze mois et d'un budget d'environ 1,5 million d'euros, se focalise sur les radars météo, qui sont au coeur du problème en France, par leur densité sur le territoire. En effet, le mouvement des pales perturbe les mesures de vitesse du vent (fondées sur l'effet Doppler), tandis que la structure des éoliennes peut masquer l'arrivée d'une perturbation météo.

Sans attendre les résultats fournis par Sipré, l'Onera participe au projet piloté par EADS Astrium (3 millions d'euros, sur trente-trois mois). Le but est de réduire la signature radar des éoliennes. La PME Plastinov, partenaire d'EADS Astrium dans le développement de son activité de pales d'éoliennes, est associée à ces études. « L'idée, en travaillant sur les matériaux, est de limiter les réflexions des ondes sur les pales, qui sont responsables d'environ 70 % des perturbations créées par l'éolienne », explique Thierry Bonnefond, le responsable de l'activité pales d'éoliennes chez EADS Astrium.

Éviter les réflexions sur le mât et la nacelle ne pose pas trop de difficultés, puisque des revêtements absorbants peuvent faire l'affaire. Mais cette solution n'est pas valable pour les pales en composite. On ne peut pas les alourdir et il est impossible de modifier leur forme, optimisée pour l'aérodynamique. C'est donc en modifiant la structure interne que les ingénieurs comptent absorber l'onde radar. Le principe de l'écran de Salisbury (voir l'encadré page 60), qui repose sur l'introduction de couches minces résistives ou conductrices dans le matériau, permet de réduire, voire d'annuler l'énergie de l'onde réfléchie par la pale. « L'objectif est de réduire les réflexions d'un facteur 100 », affirme Gérard Bobillot.

Les concepteurs devront toutefois s'assurer que le nouveau matériau reste compatible, en termes de tenue mécanique et d'inertie, avec le fonctionnement de l'éolienne. Par ailleurs, des solutions spécifiques devront être élaborées pour chaque type de radars. « La structure absorbante dépend de la bande de fréquences utilisée », souligne Thierry Bonnefond. Ainsi, pour des radars fonctionnant à 2 GHz (contrôle aérien), un écran de type Salisbury peut se révéler trop épais pour être intégré dans le matériau composite de la pale. C'est pourquoi le britannique Qinetiq a mis au point une solution en modifiant les propriétés électriques de certaines couches de fibres de verre qui constituent le composite.

Le projet français doit déboucher sur la fabrication d'un tronçon de pale, dont les propriétés de furtivité seront testées dans la chambre anéchoïque de l'Onera à Palaiseau (Essonne). Ensuite, c'est une pale complète dont il faudra évaluer la discrétion face à un radar, ce qui suppose de faire entrer un opérateur d'éoliennes dans le projet.

IDENTIFIER ET ÉLIMINER LES FAUX ÉCHOS

De leur côté, les constructeurs de radars cherchent eux aussi des solutions. En décembre dernier, le contrôle aérien britannique (NATS) signait un contrat de 6,5 millions de dollars avec Raytheon, un équipementier de l'aéronautique et de la défense, pour étudier les interactions entre radars et éoliennes. L'objectif est de développer les matériels et les logiciels qui permettront aux radars d'éliminer les interférences. Chez Thales, les premiers travaux sur le sujet ont été menés de 2002 à 2005, pour équiper l'aéroport de Copenhague, situé à proximité d'un grand champ d'éoliennes offshore.

Les solutions ont été peaufinées en 2008, pour le contrôle aérien de l'aéroport d'Inverness, en Écosse, entouré au total de 141 éoliennes... « Nous utilisons le savoir-faire acquis pour nos nouvelles générations de radars terrestres et navals », indique Jean-Philippe Hardange, le vice-président de Thales Air Operations.

Dans le contrôle aérien, la principale perturbation créée par les éoliennes est la création de « faux échos » radars, par réflexion des ondes sur les parties fixes (mât et nacelle) ou mobiles (pales). La solution consiste, soit à éliminer ces faux échos, soit à analyser les signaux reçus par le radar pour identifier ceux qui correspondent effectivement à un avion. Un peu de discrétion d'un côté, un peu d'intelligence de l'autre, la cohabitation radars - éoliennes devrait pouvoir s'organiser efficacement. Et lever l'un des obstacles au développement des énergies renouvelables.