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New cost/effective superHYDROphobic coatings with enhanced BOND strengh and wear resistance for application in large wind turbine blades.

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Le vent tourne pour les coûts d'entretien de l'éolien offshore

La réduction des coûts de fonctionnement et de maintenance des éoliennes offshore est au cœur d'une nouvelle approche consistant à compresser des millions de nanoparticules pour créer des revêtements résistant à l'eau, très solides et durables.

Technologies industrielles
Énergie
Recherche fondamentale

L'entretien de routine, destiné à assurer le fonctionnement des éoliennes dans toutes les conditions climatiques, représente environ la moitié des coûts annuels d'un parc éolien offshore. D'autres dépenses importantes sont associées à l'importation d'énergie électrique pour assurer le fonctionnement de l'ensemble du système lorsqu'une éolienne est arrêtée. Les objectifs des recherches menées dans le cadre du projet HYDROBOND (New cost/effective superhydrophobic coatings with enhanced bond strength and wear resistance for application in large wind turbine blades), financé par l'UE, étaient de réduire les coûts de maintenance, qu'il s'agisse de l'entretien de routine ou d'interventions non planifiées. Le coût de la maintenance est toujours élevé et la perte de production d'électricité pendant les interventions peut avoir un effet négatif sur la rentabilité d'un parc éolien offshore. Les inconvénients liés à une plus grande distance au rivage, motivée par le désir de bénéficier de vents plus forts, risquent de l'emporter sur les avantages d'une augmentation des rendements énergétiques. Des revêtements superhydrophobes Au sein du consortium HYDROBOND, des entreprises et des instituts de recherche ont joint leurs efforts pour développer de nouveaux revêtements superhydrophobes, ainsi que leur technique d'application, qui peuvent également être utilisés pour prévenir la formation de glace. Des progrès importants ont été réalisés dans le domaine du revêtement des pales d'éoliennes, grâce à l'utilisation d'un procédé de projection à gaz froid. Actuellement, les revêtements sont appliqués par thermopulvérisation sur différents composants industriels. Des particules de poudre de taille nanométrique sont à moitié fondues et projetées sur une surface ou un substrat, sur lequel elles sont durcies afin de former un revêtement. Un traitement supplémentaire est ensuite nécessaire pour réduire les contraintes de tension interne générées lors de la solidification. Les partenaires du projet ont optimisé et personnalisé une technologie à l'état solide et des peintures pour la projection à gaz froid, destinées à l'industrie éolienne. Les particules sont projetées sur le substrat à des vitesses atteignant plusieurs fois celle du son, afin d'obtenir la plasticité nécessaire pour permettre la déformation. Cette vitesse n'est cependant pas trop élevée, pour éviter qu'elles ne rebondissent sur le substrat au lieu de s'y fixer. L'équipe a également réalisé des améliorations importantes dans la composition de la poudre. Dans le passé, la projection à gaz froid n'était utilisée que pour des substrats métalliques. Grâce à la recherche du projet HYDROBOND, des composites renforcés de nano/micromatériaux en céramique (entre d'autres) peuvent être pulvérisés sur tout une série de substrats, métalliques on non. «Dès le début du projet, combiner l'hydrophobie, l'antigivrage et la résistance à l'usure a représenté un défi, car il n'y avait sur le marché aucun matériau présentant l'ensemble des propriétés requises pour protéger la surface des pales d'éoliennes», souligne le professeur Josep Maria Guilemany, coordinateur du projet HYDROBOND, du Centre de projection thermique de l'Université de Barcelone en Espagne. La nouvelle technique de revêtement permet de se passer des coûteux systèmes de dégivrage actif, qui utilisent la chaleur pour éliminer la glace se formant sur les pales d'éoliennes. Les nouveaux revêtements superhydrophobes résistent de façon passive à l'accumulation de glace. Réduire les émissions et les coûts «Selon nos estimations, l'application de ces nouveaux revêtements superhydrophobes sur les pales d'éoliennes réduirait de plus de 30 millions de tonnes les émissions de dioxyde de carbone (CO2) sur une période de quatre ans», fait remarquer le professeur Guilemany. Et d'ajouter: «la réduction de la maintenance se traduira également par une diminution des transports vers les parcs éoliens offshore et des dommages qu'ils provoquent sur l'habitat marin. D'autre part, la plus grande efficacité des éoliennes offshore les rendra plus attractives que les parcs éoliens terrestres.» Les premières démonstrations industrielles sont déjà en cours et des brevets ont été déposés avant la mise sur le marché des technologies développées par HYDROBOND.

Mots‑clés

Éoliennes, nanoparticules, parc éolien terrestre, parc éolien offshore, HYDROBOND, superhydrophobe

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