Matériaux composites à base de fibres de verre pour les moyeux des aérogénérateurs
Les moyeux des aérogénérateurs sont généralement fabriqués avec de la fonte qui, de par sa masse atomique, limite considérablement la capacité de production générale de rotors à grande échelle. Ce projet implique toutefois la mise au point d'un nouveau design géométrique innovant, associé à l’introduction de matériaux composites, ce qui a permis de réduire les facteurs de charge maximale tant au niveau des pales que du rotor lui-même. Né du projet COMHUM (Innovative Composite Hub for Wind Turbine), le design structurel du moyeu composite a fait appel à une série de paramètres de conception et d’opération. Au niveau du design, les contraintes des moyeux et leurs effets sur les pales du rotor ont été identifiées, tandis que les collerettes du moyeu ont été standardisées pour pouvoir être adaptées aux pales du rotor. D’autres progrès ont été enregistrés grâce à l’utilisation de la modélisation par éléments finis (FEM) alternative et de techniques d’analyse, ainsi que de matériaux composites à enveloppe épaisse et de l’analyse des fractures. Ces progrès ont conduit à la sélection de matériaux composites à base de fibres de verre, qui, outre le fait qu’ils présentent des propriétés mécaniques similaires à ceux actuellement utilisés, sont en outre plus légers et font un usage maximal des propriétés des matériaux. Le moyeu composite à base de fibres de verre qui a été conçu est installé dans un aérogénérateur de 800 kW, dont le diamètre du moyeu est de 4 mètres et la longueur des pales de 27,4 mètres. En outre, les trois pales de la turbine ont des collerettes de 1.400 millimètres de diamètre primitif pour un support d’angle d’un aérogénérateur à vitesse variable/angle. Le prototype de moyeu présentait un revêtement de surface PU et a été produit grâce à l’expérience acquise dans la production interne de pales de rotor, qui fait notamment appel à la technologie du moulage par injection de résine. Par conséquent, ce nouveau moyeu composite accroît la capture d’énergie éolienne grâce à des zones de balayage des pales plus grandes, tout en réduisant le poids et en offrant une fiabilité optimale.
