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Wind Turbine Shearography Robotic Inspection On-blade System (SheaRIOS)

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Inspection robotique des pales d’éolienne

Grâce à une solution robotique télécommandée d’inspection des pales d’éolienne, qui peut être utilisée lorsque l’éolienne est en fonctionnement, cette procédure cruciale peut être réalisée de façon régulière, abordable et en toute sécurité.

Changement climatique et Environnement
Énergie

Dans le cadre de l’initiative «Un pacte vert pour l’Europe», l’UE vise à réduire les émissions de gaz à effet de serre de 55 % d’ici à 2030. «La réalisation de ce nouvel objectif passera par une augmentation considérable de l’utilisation des énergies renouvelables, d’au moins 40 à 66 %», explique Martin Bourton, chercheur à TWI. Comme l’explique Martin Bourton, une grande part de cette énergie renouvelable sera générée par le vent. Il faudra toutefois disposer non seulement des infrastructures appropriées, mais aussi de nouvelles technologies d’inspection et de maintenance. «Le fonctionnement des éoliennes doit être efficace si l’on veut optimiser la production d’énergie», ajoute-t-il. «Pour ce faire, il faut améliorer leurs performances aérodynamiques et réduire leurs temps d’arrêt, un processus qui commence par des solutions d’inspection et de maintenance efficaces.» Grâce au concours financier de l’UE, Martin Bourton a contribué à un effort visant à concevoir une telle solution. Le résultat de cet effort est SheaRIOS, un système d’inspection déployé robotiquement qui tire parti d’une robotique avancée et une méthode de mesure et d’essai appelée shearographie pour effectuer des inspections in situ des pales d’éolienne en fonctionnement.

Une pièce cruciale et onéreuse

La raison pour laquelle l’équipe de SheaRIOS a axé ses recherches sur les pales d’éolienne tient au fait qu’il s’agit d’une pièce cruciale et onéreuse d’une éolienne, particulièrement vulnérable aux dommages. «Les pales d’éolienne doivent pouvoir résister à d’énormes contraintes au cours de leur fonctionnement, car elles sont soumises à un éventail de charges dynamiques extrêmes», explique Martin Bourton. «Elles sont également exposées aux aléas de l’environnement, tels que les changements de température, les précipitations et les éclairs, ainsi qu’à l’érosion.» Tous ces facteurs peuvent accroitre le risque de défaillance, une défaillance qui pourrait occasionner des dégâts à la tour de l’éolienne elle-même ou à d’autres pales. De tels dégâts entrainent souvent une perte de performance aérodynamique, qui se traduit par une diminution de la production annuelle d’énergie. Pour éviter de telles situations, il est essentiel de réparer ou de remplacer une pâle d’éolienne avant qu’une telle défaillance ne se manifeste. Or, cette opération exige une inspection et une maintenance régulières, ce qui est plus facile à dire qu’à faire. «Les inspections sont des exercices périlleux qui entraînent parfois des accidents, voire des décès», fait remarquer Martin Bourton. L’inspection des pales d’éolienne peut aussi s’avérer exorbitante, et ce coût ne fera que s’alourdir avec l’augmentation de leur taille et leur installation dans des endroits reculés, comme en mer. «Les éoliennes produisent de l’énergie uniquement lorsqu’elles fonctionnent, et tout arrêt pour cause d’ inspection, de maintenance ou de réparation réduit leur efficacité», précise Martin Bourton.

Une solution d’inspection robotique

Martin Bourton explique que la solution SheaRIOS a été conçue pour relever tous ces défis d’inspection: «Pendant une inspection, le robot grimpeur monte sur une tour d’éolienne et libère le robot “crawler” sur la surface d’une pale d’éolienne. Le crawler utilise des chenilles assistées sous vide pour se déplacer vers une zone d’intérêt, où l’inspection par shearographie de la pale est effectuée». Le système SheaRIOS est contrôlé à distance au niveau du sol à l’aide d’une liaison de données à large bande passante au sein d’un câble ombilical. Le robot grimpeur sert de centre de distribution de l’alimentation et des communications pour le crawler et l’unité d’inspection. «Le recours à une solution robotique permet non seulement de procéder aux inspections lorsqu’une turbine est en fonctionnement, mais aussi d’effecteur celles-ci de façon régulière et abordable», conclut Martin Bourton. «Aspect encore plus important, les inspections des pales d’éolienne deviennent beaucoup plus sûres avec SheaRIOS sur la tour au lieu d’un inspecteur humain.» Après avoir démontré leur solution avec succès, l’équipe cherche à présent à obtenir un financement externe afin de commercialiser SheaRIOS.

Mots‑clés

SheaRIOS, pacte vert pour l’Europe, émissions de gaz à effet de serre, énergie renouvelable, pales d’éolienne, robotique, infrastructure, éoliennes, inspection, maintenance, robotique avancée, production d’énergie

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