Des pales d’éoliennes mieux protégées contre la foudre
L’éloignement de nombreuses éoliennes rend les opérations de maintenance et de réparations coûteuses et compliquées sur le plan logistique, en particulier pour les éoliennes offshore. La foudre occasionne des dommages significatifs, un problème aggravé par la taille croissante des éoliennes. Un simple éclair endommageant une pale en la foudroyant suffit à mettre l’ensemble de l’éolienne hors service. Le soutien des PME de l’UE a permis au projet LIBI de développer, tester, certifier et mettre sur le marché un système de protection contre la foudre (SPF) – le Lighting Interception Blade Implant (LIBI) – qui convient aux fabricants, aux sous-traitants et aux exploitants d’éoliennes. Il en a résulté plus de 30 adaptations du modèle générique de SPF afin de répondre aux spécifications des clients. Très performant et prêt à installer Étant donné que les dommages causés par la foudre constituent, avec l’érosion du bord d’attaque, le principal risque lors de l’exploitation des pales d’éolienne, tous les fabricants de pales sont tenus d’installer un SPF. Les fabricants avaient traditionnellement recours à des solutions internes, nécessitant beaucoup de main-d’œuvre ainsi qu’un coût élevé, étant donné que les cycles de développement de SPF peuvent prendre plusieurs mois. En outre, les SPF s’avèrent complexes quand il s’agit de prendre en compte les exigences relatives aux matériaux, aux processus, à la fabrication, au poids, au temps et aux coûts. «Sur la base de notre expérience client et après avoir testé de nombreuses conceptions dans notre laboratoire, nous avons constaté que les systèmes SPF traditionnels étaient trop complexes, dépendaient des compétences des techniciens d’installation et que chaque nouveau modèle de pale nécessitait un nouveau système SPF», explique le Dr Soren Madsen, coordinateur du projet. «Nous avons donc décidé d’inventer un système générique, pré-testé et pré-certifié, qui ne requiert qu’un simple ajustement à chaque modèle de pale.» Le LIBI est un implant intégré à la structure de la pale afin de garantir une efficacité de 100 % en matière d’interception de la foudre. L’extrémité du LIBI s’étend jusqu’à la pointe de la pale, ce qui offre des points d’impact privilégiés pour la foudre, conjointement avec la première paire de récepteurs latéraux (situés à environ 1 m de la pointe). Une fois que le LIBI est frappé par la foudre, le courant passe par un conducteur de descente (un câble haute tension pour les premiers 10 à 15 m, puis un câble classique) à l’intérieur de la pale, jusqu’à son pied. L’isolation protégeant les pièces métalliques internes garantit que les décharges initiales ne puissent pas se frayer un passage au travers de la coque de la pale, minimisant ainsi le risque de défaillance de cette dernière. Plus de la moitié du travail est en général effectuée à l’usine, ce qui accélère le processus tout en assurant une qualité de fabrication constante et élevée. Le système peut également être installé après coup sur les pales disposant d’une protection insuffisante contre la foudre ou ayant déjà été foudroyées et endommagées. Ces deux solutions, pour les nouvelles pales et pour la rénovation des pales existantes, ont été certifiées. Des mesures incitatives en faveur de l’énergie verte La solution LIBI réduira considérablement les temps d’arrêt des éoliennes à cause des dommages dus à la foudre, augmentant ainsi la production d’électricité tout en réduisant le coût de l’énergie éolienne. Cela constituera donc une incitation à substituer l’énergie issue des centrales au charbon par de l’énergie éolienne verte. «Nous sommes intimement convaincus que le LIBI représente une étape importante pour rendre l’énergie éolienne moderne plus compétitive, dans l’intérêt de tous les citoyens de la planète», déclare le Dr Madsen. Tous les tests de vérification obligatoires requis par la Commission électrotechnique internationale (CEI 61400-24 Ed2) ont été effectués, y compris deux tests à haute tension pour déterminer l’efficacité de capture ainsi que deux tests à forte intensité pour vérifier l’érosion au niveau de la racine de l’arc électrique sur les récepteurs et la capacité du câble et des connexions à conduire le courant. La conception a également été soumise à des tests mécaniques, à basse et à haute température (de -40 °C à +65 °C). LIBI est actuellement vendu en grande quantité sur le marché de l’énergie éolienne en Europe et en Asie. Au mois d’octobre dernier, environ 2 000 systèmes avaient déjà été installés et on s’attend à plus de 6 000 installations en 2019.
Mots‑clés
LIBI, éolienne, pale, foudre, implant, récepteur, rénovation, énergie verte, tension, courant, durabilité
