La surveillance des multiplicateurs des éoliennes sera basée sur la lumière
En fournissant des informations en temps réel sur les performances des multiplicateurs, notre système s’attaque à des problèmes clés de l’industrie tels que la faible visibilité sur les charges réelles, les défaillances inattendues et les opérations sous-optimales du parc.
Eric van Genuchten, coordinateur du projet GearUp
Les multiplicateurs d’éoliennes sont des composants importants qui relient les pales lentes à un générateur à grande vitesse, favorisant ainsi une production efficace d’électricité. En augmentant la vitesse de rotation des pales, le multiplicateur assure un fonctionnement optimal du générateur. Cependant, différents facteurs, notamment les fluctuations de la charge des turbines et les contraintes environnementales, peuvent entraîner des inefficacités ou des défaillances inattendues des multiplicateurs. Leur surveillance est essentielle pour améliorer la fiabilité, réduire les temps d’arrêt et optimiser la production d’énergie. Afin de relever ces défis, le projet GearUp(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) développe un système photonique de surveillance de la charge et du couple des multiplicateurs. Créée par une coentreprise entre Sensing360(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et Sentea(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), et financée par l’UE par l’intermédiaire de Horizon Europe(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), de la RVO(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et de la VLAIO(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), cette solution innovante prend en charge l’ensemble du cycle de vie des éoliennes, depuis la validation de la conception jusqu’à l’exploitation du parc éolien. «En fournissant des informations en temps réel sur les performances des multiplicateurs, notre système s’attaque à des problèmes clés de l’industrie tels que la faible visibilité sur les charges réelles, les défaillances inattendues et les opérations sous-optimales du parc», note le coordinateur du projet, Eric van Genuchten.
Un «éclairage» en temps réel sur l’état du multiplicateur
Le système GearUp se compose d’une puce photonique intégrée avec une unité de contrôle embarquée (interrogateur) qui traite les données (telles que la charge, le couple) collectées par la puce. Cette configuration permet au système d’effectuer des mesures extrêmement précises et rapides. Il peut ainsi mesurer les changements dans le multiplicateur à une fréquence de 20 kHz pour chaque capteur à fibres optiques qu’il utilise. La précision de ces mesures est incroyablement élevée, jusqu’à 1 picomètre, ce qui facilite la détection en temps réel des changements les plus infimes dans la charge ou le couple du multiplicateur. Le système fonctionne à l’aide d’un type de capteur particulier: une fibre à réseau de Bragg. Ces minuscules capteurs optiques intégrés dans la fibre sont directement collés autour du multiplicateur pour mesurer la déformation et la température», explique Eric van Genuchten. «Lorsque le multiplicateur subit des variations de charge ou de contrainte, la lumière qui traverse la fibre se modifie légèrement. L’interrogateur photonique détecte ces changements de lumière à des taux d’échantillonnage élevés et les traduit en données utiles, telles que le couple ou la charge du multiplicateur, la répartition de la charge et même la vitesse et la température de fonctionnement du multiplicateur», poursuit Eric Genuchten. «Le résultat est un système de capteurs simple, tout-en-un, facile à installer et capable de transformer des opérations physiques réelles en données numériques exploitables. Étant donné que les signaux sont optiques, le système est immunisé contre les interférences électromagnétiques et la foudre, ce qui constitue un avantage considérable pour les éoliennes fonctionnant dans des environnements difficiles», ajoute Eric van Genuchten.
Coûts de réparation réduits, rendement énergétique plus élevé
Cette technologie apporte des avantages significatifs au secteur de l’énergie éolienne. «En surveillant les indicateurs de couple, de charge et de partage de la charge des engrenages planétaires, le système peut identifier les problèmes potentiels avant qu’ils ne s’aggravent. Par exemple, il peut réduire le coût d’une réparation importante d’un multiplicateur de 500 000 euros en ne nécessitant qu’une réparation plus petite pour 250 000 euros», déclare Eric van Genuchten. Le système fournit également des données précises en temps réel sur les charges réelles, afin d’améliorer le contrôle des turbines et l’équilibrage des charges dans le parc éolien. Il est dès lors possible de prolonger la durée de vie des turbines de 10 à 20 % et d’augmenter la production d’énergie au niveau du parc jusqu’à 7 %. Première application industrielle de la photonique aux multiplicateurs d’éoliennes, GearUp a optimisé la conception, la validation, la mise en service, la gestion de la maintenance et l’exploitation des parcs éoliens. Conçu pour être rentable, le système a un prix de vente cible de 5 000 euros, ce qui le rend accessible pour une adoption à grande échelle. Après l’achèvement du projet, les prochaines étapes consisteront à obtenir les certifications CE et PLC au cours des prochains mois. Au-delà de l’énergie éolienne, le système GearUp présente un potentiel commercial important dans des secteurs tels que le pétrole et le gaz, la marine, l’automobile et la machinerie lourde, où des roulements et des multiplicateurs planétaires similaires sont utilisés. Le consortium a réuni Sensing360 et Sentea, et a été cofinancé par Horizon Europe, l’Agence néerlandaise pour les entreprises (RVO) et l’Agence flamande pour l’innovation et l’entrepreneuriat (VLAIO).