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Aerolastic stability and control of large winf turbines (STABCON)

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Améliorer le contrôle de stabilité des éoliennes

L'instabilité d'une éolienne peut contrarier son efficacité et la sécurité de son fonctionnement. Ce problème a été étudié en menant une analyse de stabilité sur le système couplé rotor-pylône, aboutissant à des améliorations techniques et à une optimisation économique.

Énergie

Le projet STABCON a mis au point des outils de conception fiables pour l'analyse et l'optimisation des grandes éoliennes, par rapport à la stabilité aéroélastique et au contrôle actif. Le projet a éliminé bon nombre d'incertitudes de conception des éoliennes, tout en améliorant la fiabilité, la durabilité et la compétitivité de l'énergie éolienne. On estime qu'en réduisant le coût de l'éolien et qu'en améliorant sa sécurité par un contrôle actif de la sécurité, la société acceptera mieux l'énergie éolienne. Les chercheurs du projet STABCON ont adapté et perfectionné le programme ARLIS (Aeroelastic analysis of rotating linear systems). Ce programme a été conçu pour l'analyse dynamique linéaire et aéroélastique des éoliennes verticales ou horizontales. Avec l'application de la théorie de Floquet, il peut gérer des éoliennes à une, deux ou plusieurs pales. Toutefois, ARLIS est limité à une rotation constante. Afin de conduire une analyse dynamique du système couplé rotor-pylône, ces systèmes séparés ont été décrits par des modèles par éléments finis (FE). On a supposé les déplacements suffisamment petits pour permettre l'utilisation d'équations linéaires du mouvement. Les grands déplacements stationnaires ont été étudiés en menant une analyse autour de l'état d'équilibre d'une structure déformée. La tour et le rotor ont été reliés par un point nodal (ou de couplage). Les paramètres de masse, de rigidité et d'amortissage ont été utilisés pour la définition d'un modèle FE simple de transmission pour une boîte de vitesse équipée d'un générateur de vitesse élevée. Les chercheurs ont ainsi pu étudier des générateurs synchrones et asynchrones. Le régime permanent et les réponses transitoires du système couplé ont été calculés, en prenant en compte la charge comme résultant de la masse, du cisaillement du vent et des rafales. Les résultats ont été entrés dans le système par éléments finis, qui a ensuite calculé les déplacements du point nodal, les contraintes et les forces.

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