WINDFIELD projette au loin la mesure du vent grâce au laser

Mesurer le sens et la vitesse du vent loin devant le bateau, c’est permettre d’optimiser les réglages avec un temps d’avance. Sur ce principe, le projet WINDFIELD développe une solution lidar capable de mesurer le vent à grande distance en temps réel. Elle est basée sur une architecture innovante en réseau, testée en conditions extrêmes : la course au large.

L’idée d’utiliser la lumière pour mesurer le vent n’est pas nouvelle. Différents types de “lidars vent” sont couramment utilisés en particulier dans le domaine de l’énergie éolienne. Comment ça fonctionne ? De la même façon qu’un radar s’appuie sur la réflexion des ondes radio, un lidar utilise la réflexion de la lumière. Ce sont les fines particules présentes dans l’air qui servent de réflecteurs. Le sens et la vitesse de leur déplacement permettent de caractériser, à distance, les champs de vent auxquelles ces particules sont soumises.

Un système distribué et multi-capteurs

Toutefois, “un système de lidar vent complet est relativement lourd et encombrant” avertit Sébastien Grot, directeur général de Sensup. Pas question, en particulier, d’installer un tel équipement sur le mât d’un bateau. C’est ce qui a donné l’idée aux partenaires du projet WINDFIELD, de développer une nouvelle génération de lidar vent à architecture distribuée. Le cœur du système hébergé dans le cockpit centralise les composants fragiles, coûteux et gourmands en énergie : source laser, modulateurs, amplificateurs, carte d’acquisition… Tandis que plusieurs micro-capteurs sont montés sur le mât. Enfin, l’ensemble, y compris l’interface utilisateur, est relié par un réseau optique de distribution.

Restait à en démontrer la faisabilité, car la distance entre la source d’émission laser et les capteurs engendre des effets non-linéaires complexes qui contrarient le transfert de puissance. “La maîtrise des effets non-linéaires était notre principal challenge. Il fallait trouver des solutions pour juguler l’effet Brillouin en particulier.” La synchronisation des différents capteurs était une autre difficulté, de même que la capacité à mettre au point des micro-capteurs “soumis à des chocs et capables de résister aux conditions de mer”.

Le terrain d’expérimentation : un voilier de course au large

Démarré en septembre 2016, le projet WINDFIELD a nécessité trois ans de travaux. Ils ont démontré la faisabilité et les performances de la solution, qu’il restait encore à expérimenter en mer fin 2019. Le terrain d’essai est un voilier fourni par Mer Agitée, l’écurie de course au large de Port-la-Forêt (Finistère) fondée par le skipper Michel Desjoyeaux. Le nouveau lidar vent doit permettre d’aller toujours plus vite et plus en sécurité grâce à une mesure “jusqu’à 2 kilomètres en amont du bateau” qui permetta d’anticiper les variations de vent et rafales.

Au-delà de la course au large, le principe d’un système distribué et multi-capteurs démontré par WINDFIELD pourra être décliné à d’autres applications civiles ou de défense. En plus de ses performances en termes de portée et de richesse d’information, la nouvelle génération de solution lidar promet des facilités accrues de maintenance.