La magnétite, composant d'intérêt pour rendre des parcs éoliens furtifs
Utilisée dans de nombreux domaines tels que l'énergie ou la défense, la furtivité permet de rendre un objet invisible aux radars.
Mais pourquoi est-il intéressant de rendre des pales éoliennes invisibles aux radars ? Découvrez les différents enjeux et la manière dont la magnétite en poudre peut être utilisée dans le cas de la furtivité des éoliennes.
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Qu'est-ce que la furtivité ?
La furtivité est le fait d'être invisible ou peu identifiable par les radars. En effet, un radar utilise des ondes électromagnétiques pour détecter la présence d'objets tels qu'un avion, un navire ou encore de la pluie. Il va de la même manière déterminer leur position et leur vitesse. L'onde émise par le radar se réfléchit sur l'objet comme sur un miroir, puis est captée et analysée par le radar. Les radars sont utilisés dans divers domaines tels que la météorologie, le contrôle aérien, le trafic routier ou encore par les militaires pour la détection d'avions ou de navires.
Le principe de la furtivité est d'absorber l'onde incidente sur l'objet et d'en dissiper l'énergie, pour éviter que l'onde réfléchisse vers le radar. L'objet en question aura ainsi une signature réduite et ne sera plus capté et identifié par les radars.
Pourquoi rendre des pales d’éoliennes furtives ? Quels sont les enjeux ?
Différents projets visent à rendre des pales d'éoliennes furtives, mais dans quel but ?
Nous pouvons noter 3 principaux enjeux concernant la furtivité des pales d'éoliennes : éviter les perturbations des prévisions météorologiques, éviter les interférences avec les radars militaires et éviter de perdre le signal d'un avion civil dans un nuage de signaux.
Premièrement, la furtivité des pales d'éoliennes permet d'éviter les perturbations des suivis météorologiques.
Prenons l'exemple du projet EDF en 2017 dans les Pyrénées Orientales qui a rendu 35 turbines furtives pour éviter de perturber des radars météo. Les éoliennes non furtives, en réfléchissant des ondes vers les radars, risquaient de créer des incertitudes pour les météorologues : certains radars détectaient des orages là où il n'y en avait en réalité pas. En les rendant furtives, les radars météo ne sont plus gênés par les multiples ondes réfléchies sur les pales d'éoliennes, et peuvent fournir de meilleures observations. L'ampleur de ce projet était notable de par sa grandeur effective : le plus grand parc éolien de France, avec ses 35 turbines, à devenir peu identifiable voire invisible aux radars.
Deuxièmement, la furtivité des pales a aussi pour but de réduire leur signature radar pour qu’elles ne puissent pas être confondues avec un avion, notamment militaire.
En effet, certaines zones, proches d'éoliennes, sont utilisées pour effectuer des entraînements militaires. Cela génère alors d'importants trafics aériens dans ces zones et des perturbations sur les radars peuvent perturber la sécurité des opérations.
Enfin, nous pouvons parler du problème d'interférence avec les opérateurs radars civils.
Ces problèmes d’interférences ont longtemps été des freins majeurs aux accords de permis de construire des parcs éoliens en Grande-Bretagne par exemple.
Ces interférences viennent du fait que les extrémités d’une pale d’éolienne atteignent la vitesse d’un avion de tourisme en déplacement. La signature observée par les radars et les tours de contrôle devient confuse, d'autant plus que les nombreuses éoliennes présentes sur le parc vont réfléchir les ondes entre elles et brouiller le signal qui formera alors un nuage diffus.
De ce fait, les opérateurs ne peuvent pas distinguer l’écho radar d’un avion transportant des touristes de celui d'un parc éolien, ce qui peut, une fois encore, créer des problèmes de sécurité lors du trafic aérien. En effet, lorsqu'un avion de tourisme traverse ces nuages de signaux, il devient compliqué de savoir si l'avion rencontre un problème à l'intérieur de ce nuage, et cela peut rendre la circulation dangereuse près des parcs éoliens.
Crédit : ONERA (2011)
Comment les pales d’éoliennes peuvent-elles être rendues furtives ?
La furtivité radar des éoliennes a été développée par Vestas, entreprise danoise fabricant des éoliennes et Qinetiq, entreprise britannique d'armement et de recherche militaire.
Pour rendre des pales d'éoliennes furtives, les concepteurs utilisent des matériaux absorbants d'ondes radars (Radar Absorbent Materials en anglais - RAM). Ces matériaux sont déposés en surface des pylônes et des nacelles, et sont directement inscrits dans la structure même des pales pour éviter de les alourdir et de dégrader leur profil aérodynamique en ajoutant un revêtement par dessus.
Ainsi, chaque pale d'éolienne possède deux couches de tissu de verre imprimé avec une encre spéciale permettant d'absorber les ondes électromagnétiques de certaines fréquences, ou de les réfléchir dans de multiples directions. Cette encre spéciale peut être créée à base de poudre de magnétite dopée, c'est-à-dire de la magnétite combinée avec d'autres éléments chimiques comme le manganèse, le zinc ou le nickel qui peuvent augmenter significativement les capacités absorbantes de la magnétite.
Grâce à ces matériaux absorbants, l'onde du radar pénètre à travers la première couche de tissu de verre mais rebondit sur la deuxième, avant d'être pris au piège entre les deux, pour finir totalement absorbée à l'intérieur.
Conclusion
Pour conclure, la furtivité dans le secteur éolien présente divers enjeux. Le premier est un enjeu de sécurité, puisque des avions militaires ou civils risquent de ne pas être détectés en cas de problème dans un nuage de signaux. Le deuxième enjeu, scientifique mais également de sécurité, concerne les prévisions météorologiques qui peuvent être trompeuses en cas de perturbation des radars. Enfin, le dernier est économique, avec des permis de construire de parcs éoliens refusés en Grande-Bretagne mais aussi en France, en raison des interférences avec les opérateurs radars civils.
Rendre des pales d'éoliennes furtives a été sujet de plusieurs recherches, qui ont mené à utiliser des matériaux absorbants d'ondes radars dans la structure même des éoliennes. Ces matériaux peuvent tout à fait être composés de magnétite en poudre dopée, oxyde de fer combiné avec d'autres éléments chimiques afin de démultiplier ses capacités absorbantes et d'empêcher les ondes radar de ressortir des couches de tissu de verre.
Le principe ainsi utilisé pour rendre des pales d'éoliennes furtives est similaire à celui de l'aéronautique, de la marine ou des sous-marins, que nous aborderons dans un prochain article.
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