Un anémomètre ultrasonique est un type d'appareil de mesure de la vitesse du vent qui exploite les propriétés des ondes ultrasoniques. Contrairement aux anémomètres mécaniques, qui s'appuient sur des pièces physiques pour capter la vitesse du vent, les anémomètres ultrasoniques mesurent la vitesse du vent en fonction du temps que mettent les ondes ultrasoniques à se propager entre les capteurs.
Un anémomètre ultrasonique est composé d'au moins deux transducteurs ultrasoniques (ou émetteurs-récepteurs), capables à la fois d'émettre et de recevoir des ondes sonores ultrasoniques. Dans une configuration type, ces transducteurs sont disposés selon un arrangement précis (souvent orthogonal, c'est-à-dire à 90 degrés les uns par rapport aux autres) afin de fournir des mesures de la vitesse et de la direction du vent sur plusieurs axes.
Le principe de fonctionnement d'un anémomètre ultrasonique repose sur la physique de la propagation des ondes sonores. Lorsque l'anémomètre émet une impulsion ultrasonique, celle-ci se propage dans l'air d'un transducteur à l'autre. La vitesse de l'onde sonore est influencée par le mouvement des masses d'air qu'elle traverse — autrement dit, le vent.
En air calme, l'impulsion sonore mettrait le même temps à se propager du Transducteur A vers le Transducteur B que du Transducteur B vers le Transducteur A. En revanche, lorsque le vent souffle, il accélère ou ralentit le temps de parcours de l'onde sonore. Si le vent souffle dans la même direction que l'onde sonore, celle-ci parvient au transducteur récepteur plus rapidement. À l'inverse, si le vent souffle à contre-sens de l'onde sonore, le temps d'arrivée sera plus long.
En mesurant le temps que met l'impulsion ultrasonique à se propager entre les transducteurs dans chaque direction, l'anémomètre peut calculer la vitesse du vent. La différence de temps de parcours est directement proportionnelle à la vitesse du vent parallèlement à l'axe reliant les transducteurs.
Pour mesurer la direction du vent, on utilise souvent plus de deux transducteurs, généralement dans une configuration à trois ou quatre transducteurs. En comparant les différences de temps de parcours entre plusieurs paires de transducteurs, l'anémomètre peut également calculer la direction d'où provient le vent.
Les anémomètres ultrasoniques sont appréciés pour leur précision et leur fiabilité. Ils ne comportent aucune pièce mobile, ce qui les rend moins sujets aux défaillances mécaniques et à l'usure. Ils réagissent également rapidement aux variations de vitesse et de direction du vent, ce qui les rend idéaux pour les applications nécessitant des données éoliennes en temps réel ou quasi en temps réel, telles que les stations météorologiques, les éoliennes ou la recherche atmosphérique.
Cependant, les anémomètres ultrasoniques présentent également certaines limites. Ils peuvent notamment être affectés par les fluctuations de température, l'humidité ou d'autres facteurs environnementaux susceptibles d'influer sur la vitesse du son. Pour surmonter ces difficultés, la plupart des anémomètres ultrasoniques intègrent des capteurs de température et font appel à des algorithmes sophistiqués pour corriger ces facteurs environnementaux, garantissant ainsi des mesures précises et fiables de la vitesse et de la direction du vent.
Par ailleurs, la vitesse du vent mesurée à l'emplacement de l'anémomètre peut ne pas correspondre à la vitesse du vent en amont de l'éolienne. Le rotor a déjà extrait une partie de l'énergie du vent et peut également avoir dévié la direction du vent tout en augmentant l'intensité de turbulence en aval du rotor.
C'est pourquoi chaque OEM a mesuré des fonctions de correction individuelle de la vitesse et de la direction du vent, qui sont appliquées aux mesures de vitesse du vent. Malheureusement, ces fonctions de correction ne sont pas publiques et les algorithmes utilisent parfois même la puissance produite comme entrée de la fonction de correction. De plus, ces fonctions de correction peuvent évoluer au fil du temps à la suite d'une mise à jour logicielle ou d'une mise à jour des paramètres de l'éolienne.
Cela a une influence considérable sur la courbe de puissance contractuelle de l'éolienne. On ne peut même pas être certain que ces corrections aient été appliquées individuellement pour les éoliennes dont les performances sont insuffisantes. Avec la solution de surveillance de puissance de Turbit, vous avez toutefois la possibilité de détecter même les moindres modifications de ces paramètres. Du fait que nous utilisons l'ensemble de ces différentes variables ayant une incidence sur les performances de l'éolienne comme données d'entrée, nous sommes en mesure de détecter les moindres variations dans la relation puissance/vent. Si Turbit détecte un événement, celui-ci ne peut alors avoir que deux causes : soit la fonction de correction de la vitesse du vent a été mise à jour, soit nous constatons réellement une modification du comportement de la puissance produite par l'éolienne.
