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EcoSwing - Energy Cost Optimization using Superconducting Wind Generators - World’s First Demonstration of a 3.6 MW Low-Cost Lightweight DD Superconducting Generator on a Wind Turbine

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Un générateur supraconducteur pionnier pour des éoliennes plus légères et plus puissantes

Les moulins à vent exploitent l’énergie éolienne depuis des milliers d’années. Aujourd’hui, la première démonstration au monde d’un générateur supraconducteur monté sur une éolienne commerciale pourrait augurer d’un changement radical pour les systèmes éoliens.

Énergie

La première éolienne génératrice d’électricité a été inventée en 1888. L’avènement des lignes électriques et notre dépendance croissante à l’égard des combustibles fossiles ont toutefois relégué cette énergie au second plan. Dans les années 1970, on a recommencé à s’y intéresser et, en 2015, l’énergie éolienne comptait pour près de 4 % de la production mondiale d’électricité. C’est un secteur qui représente aujourd’hui 72 milliards d’euros en Europe. Alors que l’intérêt international pour les systèmes éoliens ne cesse de croitre, la production d’énergie elle aussi augmente. Le défi consiste à fabriquer des éoliennes plus grandes et plus hautes qui ne soient ni plus lourdes ni plus coûteuses. Le projet pionnier EcoSwing, financé par l’UE, a mis au point une solution de haute technologie avec la démonstration réussie du tout premier générateur supraconducteur monté sur une éolienne commerciale. Ce dispositif permet, à puissance égale, de présenter un poids considérablement réduit et ses avantages s’accroissent parallèlement à sa production d’électricité.

Rompre le cycle en cassant le moule

EcoSwing a entrepris d’utiliser des supraconducteurs, des matériaux dont la résistance au flux d’électricité disparaît lorsqu’ils sont refroidis, pour remplacer les composants conventionnels des générateurs électriques des éoliennes. Selon le coordinateur du projet, Jesper Hansen, «si certaines machines pilotes à petite échelle (moteurs et générateurs) ont été validées en laboratoire, il y a eu peu de démonstrations de machines supraconductrices fonctionnant en milieu industriel. Nous avons été les premiers à concevoir, construire, installer et faire fonctionner un générateur supraconducteur de taille réelle dans une éolienne. Ce processus nous a donné un aperçu incroyable de la façon dont la technologie peut être mise en pratique en mettant en commun des outils et des capacités.» Notre démarche exploratoire a conduit à de nombreuses découvertes. Le refroidissement cryogénique s’est notamment révélé plus efficace que prévu, de sorte que les futures machines supraconductrices pourraient nécessiter moins de froid. Par ailleurs, les bobines supraconductrices se sont également avérées plus robustes pendant le fonctionnement, malgré les conditions difficiles. Le générateur supraconducteur EcoSwing affiche un poids inférieur de 25 % à celui d’une machine de taille similaire dotée d’aimants permanents standards. Et Jesper Hansen ajoute: «Pour des applications avec des turbines éoliennes de plus de 6 MW, nos projections montrent que les générateurs électriques supraconducteurs peuvent être aussi rentables que les toutes dernières technologies, et que leur compétitivité augmente avec la puissance.» L’équipe a constaté une économie de poids de près du double pour les générateurs de 10 MW. En reconnaissance de sa démarche pionnière et de son succès, la technologie EcoSwing a reçu une médaille d’or de la part de Windpower Monthly, en tant que groupe motopropulseur de l’année 2018.

Poser les bases du leadership européen dans la technologie des générateurs supraconducteurs

À la fin du projet, le générateur supraconducteur a été démonté et stocké. Désormais, le partenariat EcoSwing recherche activement des solutions pour mieux faire connaitre son système afin d’encourager son adoption, notamment en obtenant des fonds supplémentaires. Selon Jesper Hansen, grâce à EcoSwing, «le partenaire THEVA Dünnschichttechnik GmbH dispose désormais d’une installation de fabrication qui non seulement fournit du fil supraconducteur mais a également la capacité de l’enrouler en bobines. Avant le projet, de telles bobines et technologies n’étaient pas disponibles sur le marché européen.» Par ailleurs, poursuit Jesper Hansen: «Sumitumo Cryogenics of Europe, Ltd, un des partenaires, a développé le premier assemblage de joint tournant au monde avec un couplage à l’hélium, qui a fonctionné sans difficulté.» Une commercialisation réussie pourrait accroître l’adoption des technologies renouvelables pour la production d’électricité, réduire la consommation de combustibles fossiles et rapprocher l’Europe de ses objectifs en matière d’atténuation du changement climatique.

Mots‑clés

EcoSwing, vent, générateur, turbine, électricité, supraconducteur, éolienne, énergie, énergie éolienne, générateur supraconducteur, puissance de sortie, système d’énergie éolienne

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