La future Maison des Energies Renouvelables de Dunkerque

J'ai fait un rêve merveilleux !

Je visitais le Nord de la France, et je roulais sur une nationale à quelques kilomètres de Dunkerque.

Au loin, je vois un bâtiment très étrange. Bizarrement il semble intégrer une éolienne, du genre de celles qu'on voit dans les ranchs des Westerns américains. Un panneau indiquait que la "Maison des énergies renouvelables" peut se visiter, et, comme je suis un passionné de ça, je décide ma femme à faire le détour.

Je gare ma voiture dans le parking en bas de la pente, et nous marchons vers le site. Sur le chemin nous rencontrons un couple tirant une valise. Ils avaient loué une chambre pour le week-end dans le guesthouse, pour visiter en profondeur l'exposition et profiter du lieu. Selon leurs dires, la "Maison des énergies renouvelables" avait été financée par un fonds Quatari, ou quelque chose de similaire, pour mettre en avant leur implication écologiste pour sauver la planète, dans le cadre de leur budget de communication. L'appel d'offres avait été gagné par un bureau d'architecture international renommé.

Il faisait plutôt froid dehors et il y avait un fort vent. Le bâtiment de forme octogonale avait quatre ou cinq étages. Le toit étrange était couvert de panneaux solaires et l'éolienne était fixée sur un pylône métallique planté au milieu du bâtiment.

Nous entrons dans le hall acheter un billet pour la visite de l'exposition, pendant que le couple s'enregistre au guesthouse. Il y avait déjà beaucoup de gens qui attendaient pour la visite guidée.

Le guide nous annonce tout d'abord que tout le bâtiment est chauffé uniquement par les énergies renouvelables. L'éolienne multipales entraîne un brasseur d'eau situé juste en dessous, et la chaleur générée par les turbulences est utilisée pour le chauffage. Un visiteur montre son étonnement qu'on puisse chauffer de l'eau rien qu'en la brassant. Le guide lui rappelle alors la fameuse expérience de James Prescott Joule en 1847, démontrant la parfaite équivalence entre le travail mécanique et la chaleur, qui s'expriment d'ailleurs tous deux dans la même unité (le Joule).

La portion (40%) de l'énergie cinétique du vent captée par l'éolienne est entièrement transformée en chaleur par les frottements et les turbulences crées dans l'eau par les palettes du brasseur.

Un exemplaire du brasseur grandeur nature est exposé: environ 2m de haut pour 1,5m de diamètre. Huit palettes mobiles sont intriquées au milieu de huit palettes fixes, le tout est inséré dans un cadre métallique soudé. Quelqu'un murmure qu'on dirait une machine sortie tout droit d'un roman de Jules Verne.

 

 

 

Un double du rotor de l'éolienne est exposé. Il est encore plus impressionnant avec ses 5m de diamètre. Les 30 pales sont de simples tôles d'acier incurvées et  légèrement vrillées de l'axe vers l'extrémité. Il est présenté verticalement dans sa position de fonctionnement, et monté au bout d'un dispositif de renvoi d'angle à 90° fixé sur une plateforme pivotante au moyen d'un chevalet. Quelqu'un remarque que ça ressemble au pont arrière d'un véhicule 4x4, et le guide confirme que c'en est un, et qu'il est parfaitement adapté pour cet usage  du point de vue des efforts mécaniques en jeu et des conditions d'utilisation quasi-permanentes de l'éolienne.

Le brasseur est logé dans la partie supérieure de la colonne métallique constituant l'ossature du bâtiment. Le reste de la colonne sert de réservoir d'eau principal pour le stockage de la chaleur produite, de telle façon que le bâtiment, qui est construit autour de cette colonne est chauffé par radiation naturelle en hiver. La tour métallique supportant l'éolienne s'appuie sur cette colonne d'acier.

Le guide explique alors que l'éolienne démarre facilement avec le moindre vent, puisqu'au départ, il n'y a pas d'eau dans le brasseur et que le rotor est donc libre. Dès que le vent se renforce, on pompe de l'eau dans le brasseur et le couple résistant correspondant est appliqué sur l'arbre de l'éolienne. L'eau commence à chauffer!

Le guide nous prévient alors que les explications suivantes seront un peu hermétiques aux non-spécialistes, et que les autres peuvent donc en profiter pour aller regarder les photos exposées à côté.

Il faut savoir que toute éolienne n'atteint le maximum de son efficacité (en termes de transfert de chaleur ici) si, et seulement si, il est contraint à tourner à une vitesse bien spécifique et qui dépend de la vitesse du vent instantané. Le quotient entre ces deux vitesses doit être constant et cette constante est caractéristique de la conception de l'éolienne considérée (profil aérodynamique des pales, angle d'attaque ...). Pour cette raison, un compte-tours est monté sur l'axe de l'éolienne, et un anémomètre en haut de la tour. Leur mesure est transmise sous forme d'un signal électrique à un servomécanisme qui contrôle automatiquement le niveau d'eau dans le brasseur. Le couple résistant ainsi créé contraint le rotor à tourner à la vitesse correcte, quelle que soit la vitesse du vent instantané.

Nous retrouvons les autres visiteurs en train de regarder une vidéo montrant la mise en œuvre du génie-civil et l'installation de la colonne centrale du bâtiment. En fait on y apprend que l'entreprise qui fournissait les mâts métalliques des fermes éoliennes en cours d'installation dans la région, avait signé un accord de partenariat avec le projet pour fournir et installer la première section de leur mât standard, pour constituer la colonne centrale du bâtiment. Seules quelques légères modifications avaient été nécessaires pour être compatibles avec ce projet. Les adaptations et les interfaces spécifiques avaient été soudées dans leur atelier, avant le transport.

Puis on monte tous en groupe, sur la terrasse et le toit du bâtiment. C'est impressionnant ! Toute une partie du toit orientée plein Sud, est couverte d'un patchwork de 160m² de panneaux solaires thermiques. La pente est calculée pour optimiser l'efficacité en été. La tour métallique d'environ 20m de haut est érigée sur la colonne, au centre du bâtiment, et la jonction avec le toit et avec la terrasse prend la forme d'une structure pyramidale. Cette structure supporte 3 panneaux solaires photovoltaïques triangulaires de 21m² chacun, faits sur mesure, sur ses faces, sud-ouest, sud et sud-est. La pente est plus prononcée pour optimiser le rendement en hiver. L'éolienne tourne à vive allure sous le fort (et frais) vent. On est quand même content de rentrer dans la chaleur du bâtiment!

Le guide nous montre quelques photos et vidéos des quatre réservoirs d'eau souterrains, pendant leur construction, avec une capacité totale de 680m³ . On y voit l'installation de l'isolation très importante (1m d'épaisseur remplis avec des emballages recyclés, en polystyrène, déchiquetés sur place et tassés en position). Les réservoirs servent de stockage thermique saisonnier, la chaleur récoltée en été par les panneaux solaires et l'éolienne étant stockée sous forme d'eau chaude, jusqu'à l'hiver suivant.

Un écran géant affiche en temps réel la production de l'éolienne et des panneaux solaires, ainsi que la température des réservoirs d'eau et différentes autres données techniques pertinentes. Le guide nous dit que ces données sont bien sûr enregistrées puis analysées pour être reproduites sous formes de courbes et de tableaux servant à gérer le système et à tirer les conséquences pour les prochains projets de par le monde.

Dans un coin de la salle d'exposition, deux vélos d'appartement sont installés côte-à-côte. Ils entraînent chacun un petit brasseur d'eau isolé thermiquement. Un écran digital au dessus des vélos affiche la température instantanée de l'eau dans chacun des brasseurs. Deux adolescents font la compétition avec entrain pour faire monter la température de leur brasseur. Quelques autres ados les encouragent bruyamment et attendent impatiemment leur tour.

Quelqu'un demande où sont les toilettes. "Je suis sûr qu'ils s'en servent à faire du biogaz !" murmure ironiquement un visiteur. Oui, c'est le cas !

A la fin de la visite-guidée, il fait déjà nuit dehors, alors qu'il est seulement 16h00. On décide alors de rester sur le site pour la nuit. Heureusement, il reste une chambre libre dans le guesthouse, et comme toutes les chambres disposent d'une belle vue sur le paysage alentour .... tout baigne!

Plus tard, au restaurant, on rencontre de nouveau le couple du parking. Ils ont passé leur journée à visiter le site, et la dame s'est même accordé un instant de relaxation dans la piscine couverte et le jacuzzi d'en bas. Le mari a lui, admiré le coucher de soleil, confortablement installé dans un fauteuil de la Bibliothèque, au coin de la cheminée.

En fait, un des quatre réservoirs d'eau souterrains est aménagé en piscine, pour les clients du guesthouse. Il continue à servir au stockage de chaleur pour le bâtiment, mais la piscine ferme  donc quand l'eau devient trop chaude, à la fin de l'été. Les abords de la piscine ont été aménagés avec goût avec des planchers en bois, des chaises-longues et des tas de plantes vertes. Deux jacuzzis ont été rajoutés ultérieurement.

Dès que je me suis réveillé, j'ai bondi hors de mon lit pour noter, avant de l'oublier, l'URL de mon rêve merveilleux:

www.windmill-for-heating-buildings.blogspot.com