Une nouvelle technologie de surveillance diminue le coût de l'énergie éolienne
Les objectifs de l'UE d'obtenir d'ici 2020, 20 % de sa production globale d'électricité à partir de sources d'énergies renouvelables, exigent la construction d'encore 119 000 à 165 000 nouvelles éoliennes. Les éoliennes actuelles ne parviendront pas à durer les 20 ans prévus à l'origine et leurs coûts d'exploitation et d'entretien seront prohibitifs. Le projet MONITUR (Reduction in maintenance costs of wind turbine renewable electricity generation through online condition monitoring) a été initié pour améliorer la technologie de surveillance de ces engins afin qu'ils soient à la hauteur des espoirs que l'on a placé en eux. Les chercheurs ont axé leurs travaux sur une nouvelle technique d'analyse temps-fréquence et de nouveaux algorithmes dédiés aux appareils rotatifs qui diffèrent sensiblement de l'approche conventionnelle appliquée aux signaux fixes. En s'appuyant sur des mesures réelles plutôt que sur des calculs, cette nouvelle méthodologie permet de prévoir plus précisément la durée de vie des composants en réduisant ainsi drastiquement les coûts de maintenance. La technologie MONITUR utilise un accéléromètre triaxial monté sur le support de palier de l'arbre à faible vitesse de l'éolienne. L'accéléromètre capte les vibrations dans les trois directions (verticale, horizontale et axiale) et les données concernant les vibrations et la vitesse de l'arbre sont traitées en continu pour l'analyse diagnostique. Pour réaliser ce concept, les chercheurs du projet se sont appuyés sur des méthodes radicalement nouvelles. L'analyse de fatigue des pièces en rotation s'appuie sur la mesure des vibrations de l'éolienne, la vitesse de l'arbre et sur une séquence de nouvelles techniques d'analyse du signal. Ces algorithmes détectent les fréquences de résonnance des pièces en rotation en régime transitoire. Le diagnostic est ainsi obtenu à un stade précoce de fatigue avec un faible taux d'alarmes erronées et de non-détections. Une nouvelle méthode de calcul des contraintes subies par les pales de l'éolienne, provoquées par les vibrations de l'arbre rotatif, permet un pronostic en temps réel des futurs dommages de fatigue et une maintenance prédictive. Cette technologie capable d'estimer les vibrations à modes multiples des unités rotatives provoquées par les vibrations de l'arbre permet ainsi d'identifier les causes profondes des dommages de fatigue. Les défauts de conception, de matériel ou d'installation sont autant de causes possibles pour des vibrations de forte amplitude. Les secteurs de l'équipement et des services de l'énergie éolienne sont largement dominés par de grandes entreprises. Les travaux du projet MONITUR ouvrent de nouvelles opportunités pour les petites et moyennes entreprises afin qu'elles réalisent des progrès significatifs dans le domaine bien précis de la maintenance, grâce à cette nouvelle technologie en ligne dédiée aux éoliennes.
Mots‑clés
Technologie de surveillance, éoliennes, maintenance proactive, production d'électricité, MONITUR
