Divya Tyagi, l’étudiante qui fait tourner la tête aux éoliennes

Les filles ne sont pas très bonnes en math….

Il paraît qu’elle n’avait pas le niveau en maths. Il paraît même que les filles ne sont pas très bonnes en maths. Divya Tyagi, une chercheuse d’origine indienne née à New Delhi, fait mentir cette idée reçue. Elle vient en effet de résoudre un problème vieux de cent ans, laissé sans solution, qui devrait permettre une avancée cruciale et améliorer sensiblement le rendement énergétique des éoliennes.

À 22 ans, cette jeune femme est titulaire d’un diplôme en génie aérospatial de l’Université d’État de Pennsylvanie. Cet ensemble universitaire de haut niveau compte 20 campus répartis dans le Nord-Est des États-Unis et accueille plus de 70 000 étudiants. Penn State jouit d’une réputation comparable à celle des grandes universités de l’Ivy League. Divya Tyagi exerce ses talents au sein de la faculté d’ingénierie.

Une équation centenaire enfin complétée

La chercheuse a décidé de se pencher sur les travaux d’une figure centrale de l’aéronautique au début du XXᵉ siècle, Hermann Glauert, né en 1892 à Sheffield, en Angleterre, l’une des villes emblématiques de la révolution industrielle britannique. Diplômé du Trinity College de Cambridge, ce scientifique a principalement travaillé sur la théorie des profils des pales d’hélices.

Corriger Glauert pour mieux capter le vent

En 1926, Glauert a développé une méthode devenue une référence incontournable. Elle portait sur le coefficient de puissance atteignable, qui mesure l’efficacité avec laquelle une turbine convertit l’énergie du vent en électricité. Mais il n’avait pas pris en compte la totalité des forces agissant sur le rotor, ni les effets de la déformation des pales sous l’action des éléments.

Le mentor de Divya, Sven Schmitz, professeur de génie aérospatial et sommité dans son domaine, explique : « Si vous avez les bras écartés et que quelqu’un appuie sur votre paume, vous devez résister à ce mouvement. On appelle cela la force de poussée sous le vent et le moment de flexion à l’embase, et les éoliennes doivent également y résister. Il est important de comprendre la charge totale, ce que Glauert n’a pas fait. » Contrairement à Divya, qui s’y est attelée en utilisant le calcul des variations, une méthode mathématique.

Un gain de 1 %, un saut énergétique majeur

L’addendum, le complément de la chercheuse aux travaux de Glauert, va permettre de modifier la conception des nouvelles éoliennes. La jeune universitaire précise : « Améliorer le coefficient de puissance d’une grande éolienne de seulement 1 % permet d’améliorer considérablement sa production d’énergie. » Elle ajoute : « Et de potentiellement alimenter tout un quartier. »

Pour résumer, la formule utilisée depuis des décennies pour calculer l’efficacité des turbines éoliennes a été modifiée et intègre désormais des variables jamais prises en compte, comme la flexion des pales et la totalité des forces de poussée. Cette avancée pourrait avoir un impact industriel direct pour les fabricants d’éoliennes, en particulier dans l’éolien offshore, où chaque gain marginal de rendement se traduit par des mégawatts supplémentaires à grande échelle.

« Un saut historique »

Comme le rapporte une publication de Penn State, la chercheuse a remporté, pour son mémoire prolongeant les travaux de Glauert, le prix Anthony E. Wolk, qui récompense dans son département le meilleur mémoire de fin d’études. Son travail a été publié dans « Wind Energy Science », revue scientifique de référence dans le domaine de l’éolien. À sa lecture, les spécialistes ont parlé de « saut historique ». Le professeur Schmitz ne tarit pas d’éloges sur son étudiante. Le travail mathématique intensif réclame une concentration et une rigueur implacables.

La carrière de la jeune Indienne et sa notoriété ont fait un bond. L’élégance de sa solution mathématique est saluée dans les milieux scientifiques. Son travail devrait être cité en exemple et étudié dans les cursus spécialisés.

De l’éolien à l’aviation navale

Divya Tyagi achève aujourd’hui sa maîtrise sans renoncer à la recherche. Elle s’est déjà lancée dans un autre projet, suivi de près par l’US Navy, consacré à la dynamique des fluides. Elle analyse l’écoulement de l’air autour du rotor d’un hélicoptère et son interaction avec les flux complexes générés par un navire en mouvement. À terme, l’objectif est d’améliorer la simulation de vol et la sécurité des pilotes lors des manœuvres à proximité des bâtiments.

Divya Tyagi se dit fière d’avoir prolongé et complété la méthode d’Hermann Glauert. Ses calculs constituent un apport important au développement des énergies renouvelables et, plus largement, aux efforts de transition écologique. Sa notoriété rejaillit sur celle de son université, facilitant l’accès aux financements de recherche. Quant à elle, la jeune chercheuse confie que la difficulté majeure a été de traduire sur le papier l’intensité de son travail mathématique. On veut bien la croire.