2005, États-Unis. Le biologiste Frank Fish observe, fasciné, le magnifique saut d’une baleine à bosse. Comment un animal aussi gigantesque peut-il être si agile et si rapide ? Serait-ce dû aux petites protubérances, les tubercules, présentes le long de ses nageoires ?

Pour Franck, cela n’a aucun sens. Seules des nageoires parfaitement lisses devraient donner une telle aisance à l’animal. Comme les ailes d’un avion !

Baleine à bosse, photo : Whit Welles
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Il s'agit d’un simple principe de mécanique des fluides : un objet plongé dans un fluide (comme l’eau ou l’air) génère des frottements et des turbulences qui le ralentissent. Lorsque l’eau glisse sur la baleine, elle forme derrière l’animal un sillage composé de petits tourbillons qui le freinent. C'est la "force de traînée". Plus les nageoires sont lisses, plus la traînée devrait être faible.

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Mais ce n'est pas tout, une autre force est en jeu : la portance, une force, perpendiculaire à la surface de la nageoire et dirigée vers le haut, qui permet à la baleine de flotter.

Plus les nageoires sont lisses, plus la portance devrait être importante. Or, malgré ses nageoires bosselées, l’animal est rapide ! Comment est-ce possible ?

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Pour résoudre le mystère, Franck compare une nageoire de baleines à bosse à une nageoire similaire, mais sans tubercule. Après une batterie de tests, les résultats tombent : la force de traînée de la nageoire à tubercule est réduite de 32% et la portance augmentée de 8% !

Eh oui, les tubercules concentrent le flux d’eau entre elles. Le courant reste donc "attaché" à la nageoire, ce qui améliore l’hydrodynamisme.

En haut : une nageoire de baleine à bosse avec tubercules / En bas : une nageoire de baleine bleue sans tubercule, photos : DR
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Impressionné par cette découverte, Franck décide de l’appliquer aux pales des éoliennes. Une éolienne équipée de pales à tubercule permettrait de pallier deux soucis : le faible rendement par vent faible et le bruit causé par les turbulences.

Et le résultat est là, l’éolienne de Franck se révèle 20% plus productive, tout en étant plus silencieuse. Un bel exemple de biomimétisme !

En haut : une nageoire de baleine à bosse avec tubercules / En bas : détail d'une pale d'éolienne à tubercules, photos : DR
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Pour en savoir plus :

Aujourd’hui, 6,3% de la production d'électricité est produite grâce à l’énergie éolienne. Au total, c'est presque un quart de la production d’électricité française qui est d'origine renouvelable !

Mais au fait, c'est quoi au juste une énergie renouvelable ? Et ça marche comment une éolienne ? Pour le savoir, J'apprends l'Énergie met à disposition des ressources pédagogiques gratuites et adaptées aux programmes scolaires : dossiers, schémas interactifs, serious games, quiz… Prêt à relever le défi ?

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