L’énergie éolienne représente un potentiel d’énergie renouvelable en plein développement ces dernières années. L’acceptabilité des parcs éoliens par les riverains est souvent liée à la problématique du bruit généré par les éoliennes.
Dans ce contexte, le projet PIBE a pour objectif de permettre une meilleure compréhension de la génération du bruit des éoliennes, de sa propagation et à l’étude de solutions de réduction du bruit à la source.
Il permettra aux fabricants d’améliorer les éoliennes et de réduire ce bruit sans en réduire l’efficience énergétique.
Le projet est piloté par le Cerema, et réunit un consortium autour de plusieurs partenaires : Ifsttar, l’Institut des Sciences de la Mécanique et Applications Industrielles de l’ENSTA, l’Ecole Centrale de Lyon LMFA, EDF-Direction Technique Générale, EDF-Renouvelables.
Le Cerema et l’Ifsttar sont présents à travers l'Unité Mixte de Recherche en Acoustique Environnementale (UMRAE), un laboratoire commun de recherche dans lequel est insérée l’équipe projet de recherche en Acoustique de l’Environnement du Cerema (EPR AE). Ce projet permettra en particulier au Cerema de se doter d'un nouvel équipement de mesure (anémomètre météorologique à technologie LIDAR, pour mesurer des profils verticaux de vitesses et direction du vent entre 20 m et 200 m du sol), financé à 60% par l'ANR, à 40% par le Carnot Cerema Effi Sciences.
Réduire le bruit sans réduire la production d’énergie
Actuellement les seules options à disposition d’un exploitant éolien pour limiter les émissions sonores est de réduire l’activité du parc en bridant ou en arrêtant les machines lors des périodes critiques, au détriment du rendement énergétique et économique des installations éoliennes.
La gêne sonore rapportée par les riverains est très souvent liée à la nature particulière du signal sonore généré, qui présente dans certaines circonstances des fluctuations temporelles marquées (modulation d’amplitude). Ce signal peut également comporter des composantes basses fréquences (audibles ou non) qui se propagent sur des distances importantes, ainsi que des phénomènes intermittents pouvant provenir de fonctionnements en mode non optimal des éoliennes (décrochage de l’écoulement autour des pales par exemple).
Si l'existence de ces phénomènes est bien connue, leur modélisation constitue à ce jour un verrou scientifique et leur intégration dans des méthodes de prévision du bruit un verrou opérationnel.
Une approche globale de la problématique
Le projet PIBE propose une approche globale de la question du bruit des éoliennes : il porte sur l’étude des sources de bruit aérodynamique et la modélisation de sa propagation, ainsi que sur les solutions permettant de réduire à la source le bruit des éoliennes.
Le projet a une visée opérationnelle, et doit apporter des outils et de nouvelles connaissances aux professionnels de la filière et aux riverains des parcs éoliens, afin de mieux appréhender le risque de nuisance sonore à chaque stade de vie d'un parc éolien.
Le projet permettra également d'apporter des connaissances à la communauté scientifique sur plusieurs sujets importants :
- Publication d’une base de données expérimentales détaillée caractérisant le bruit de décrochage dynamique. Cette caractérisation est importante pour mieux comprendre ce phénomène et proposer des modélisations pertinentes, qui intéressent de nombreuses autres applications que les éoliennes, notamment dans l'aéronautique.
- Les travaux sur l'estimation rigoureuse et exhaustive de la propagation des incertitudes au sein de l'ensemble du système complexe émission/propagation de la chaîne sonore pourront ouvrir de nouvelles pistes de recherche dans d'autres domaines que le bruit éolien, par exemple le bruit routier, ferroviaire, industriel…
Le projet PIBE est conçu en trois axes :
- Caractérisation des phénomènes de modulation d’amplitude, via des essais en soufflerie et in situ du bruit de décrochage dynamique de l’écoulement autour des pales d’éoliennes, et une modélisation des modulations d’amplitude,
- Estimation de la variabilité des niveaux sonores (en raison notamment de la micrométéorologie locale et des variations spatiales et temporelles des propriétés du sol) et de leur incertitude, puis validation expérimentale de cette estimation, au travers de modélisations et de la mise en place d’une campagne de mesure d'envergure (durée 1 an). Cette dernière fera intervenir d'autres acousticiens du Cerema en soutien à l'EPR AE. C’est dans cet axe de travail que le Cerema sera le plus présent, via l’UMRAE.
- Réduction du bruit à la source, en développant des dispositifs innovants qui seront évalués en soufflerie puis à l’échelle 1:1.
Les résultats seront valorisés à travers :
- un séminaire de clôture du projet,
- des publications scientifiques,
- trois bases de données qui seront mises à disposition de la communauté scientifique : sur la caractérisation en soufflerie du bruit dû au décrochage dynamique au niveau des pales d’éoliennes, sur le bruit des éoliennes en milieu extérieur, et sur les incertitudes d’estimation du bruit des éoliennes.
- un outil web d’estimation des incertitudes de prévision du bruit des éoliennes .
Un site web dédié "Prévoir l'impact du bruit des éoliennes"
Un site web présentant le projet, les résultats et prochainement les différents outils produits grâce au projet PIBE est désormais en ligne.
Il permettra de suivre les actualités durant les quatre années du projet. Les différents outils y seront proposés au fil de leur développement et il rassemblera également les principales productions et résultats liés au projet.
