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Stefan Hoerner reçoit le Prix Européen de l’Université Franco-Allemande pour son travail sur les hydroliennes


Le Prix Européen a été créé par l’Université Franco-Allemande à l’initiative de la Chaire Jean Monnet sur les relations franco-allemandes, intégration européenne et mondialisation dirigée par le Professeur Philippe Gréciano à l’Université Grenoble Alpes.

Pour cette année 2021, le jury a décidé d’honorer des recherches en phase avec les préoccupations européennes d’aujourd’hui : l’énergie et l’environnement.

Ce Prix d’un montant de 2000 € a été remis à Stefan Hoerner, pour son travail remarquable sur les hydroliennes (turbines hydrauliques). Cette spécialité permet d’étudier les questions d’énergie renouvelable dans une perspective internationale. Stefan Hoerner a un parcours courageux et prometteur : il est entré très jeune dans la vie active avant de faire des études consacrées aux énergies renouvelables. Il a soutenu en 2020 une thèse en cotutelle entre la Chaire de mécanique des fluides et technologie des fluides de l’Université Otto von Guericke de Magdeburg et l’Université Grenoble Alpes, au sein du Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels (LEGI), encadrée par Dominique Thévenin (Université́ de Magdebourg) et Thierry Maître (LEGI/Grenoble-INP). Son itinéraire européen est complet, dans l’esprit de celui des pères fondateurs, tels que Jean Monnet, et en phase avec les priorités stratégiques d’aujourd’hui : les questions énergétiques en Europe et l’European Green deal.

Une thèse portant sur les profils hydrodynamiques souples

Stefan Hoerner mène des recherches sur les turbines Darrieus. Celles-ci représentent une alternative intéressante par rapport aux turbines axiales (Eolienne ou hydrolienne classiques) lorsqu’elles sont utilisées dans les courants marins ou fluviaux. Cependant, leur fonctionnement est plus complexe car les pales sont l’objet de fortes variations d’incidences conduisant au phénomène de décollement dynamique. Ces décollements, et les charges cycliques qui en découlent, entrainent un rendement plus faible que les turbines axiales et, potentiellement, une moins bonne résistance à la fatigue. Le travail de thèse de Stefan Hoerner a consisté à étudier dans quelle mesure l’utilisation de profils souples pouvait réduire les faiblesses mentionnées ci-dessus.

Au début de sa thèse, les publications concernant l’utilisation de profils souples pour équiper les turbines Darrieus étaient peu nombreuses et parfois contradictoires. Pour apporter une contribution significative à ces questions, Stefan Hoerner a développé une expérimentation dans le tunnel hydrodynamique du LEGI permettant de comparer le comportement de profils souples oscillant avec celui d’un profil rigide. Les nombres de Reynolds et les fréquences réduites d’oscillation ont été choisis pour être représentatifs du fonctionnement des pales dans une turbine Darrieus (similitude). Des pales composites (aluminium, polymère, fibre de carbone), de trois raideurs différentes, ont été réalisées. Les efforts hydrodynamiques ont été mesurés au moyen d’une balance 6 composantes montée en rotation. Les champs de vitesses instantanés autour des profils ont été mesurés par PIV résolue en temps. Une nappe, dédoublée par l’utilisation de deux Laser synchronisés, a été utilisée pour avoir en même temps les champs à l’extrados et à l’intrados. La déformation des profils a été mesurée par une méthode originale de surface tracking développée spécifiquement.

Profil souple - Expérimentation dans le tunnel hydrodynamique du LEGI
© Nicole Lambert/LEGI/CNRS

Les analyses combinées des écoulements et des déformations ont montré que le phénomène de décollement dynamique était retardé et affaibli dans les cas des profils souples. L’analyse des efforts a montré que ces profils gagnent en poussée (force motrice de la pale) à faible fréquence réduite et que les efforts de flexion diminuent à toutes les fréquences. Le rapport de ces deux forces (en valeur maximale sur un cycle) est ainsi très largement augmenté à toutes les fréquences. Ces résultats, obtenus sur profils oscillant, sont suffisamment prometteurs pour justifier d’études ultérieures sur des turbines Darrieus.

Les turbines hydrocinétiques au cœur des recherches de Stefan Hoerner

Stefan Hoerner poursuit aujourd’hui ses recherches à la Chaire de mécanique des fluides et technologie des fluides de l’Université Otto von Guericke de Magdeburg.
Les turbines hydrocinétiques restent au centre de ses recherches, ainsi que d’autres aspects de l’hydroélectricité écologiquement compatible. Au cours des trois prochaines années, des études sur de nouvelles façons d’améliorer la durée de vie et l’efficacité de ces turbines sont programmées en partenariat notamment avec le LEGI.

En savoir plus :

Prix européen de l’Université Franco-Allemande
Vidéo illustrant les recherches de Stefan Hoerner sur les profils souples
Thèse de Stefan Hoerner