Le vent du changement pousse l’inspection des pales d’éolienne vers l’automatisation
Convertir l’énergie cinétique du vent en électricité constitue un moyen économique et durable de stimuler les progrès de l’humanité, et l’Europe montre la voie à suivre. Rien que l’année dernière, l’énergie éolienne a représenté plus de 40 % de l’ensemble des nouvelles installations électriques en Europe, et elle fournit aujourd’hui environ 15 % de l’électricité européenne. L’Europe compte également trois des cinq plus grands fabricants d’éoliennes et détient une part de marché combinée de 40 % des ventes mondiales d’éoliennes. Selon des données basées sur les sinistres déclarés aux États-Unis en 2012, environ quatre déclarations de sinistre sur dix concernent des dommages causés aux pales. Sur le marché, il n’existe actuellement aucune technologie permettant de détecter les défauts avant qu’ils ne se traduisent par des défaillances. Tout cela est sur le point de changer grâce au projet BladeSave, financé par l’UE, et à son système intégré de surveillance de l’état de la structure, destiné aussi bien à des installations nouvelles qu’à des rénovations.
Les éoliennes immenses et puissantes: plus à gagner et plus à perdre
Beaucoup de choses ont changé depuis que les premiers moulins à vent connus, en argile et en bois, ont été utilisés pour moudre du grain en Perse, il y a environ un millier d’années. Les grandes éoliennes modernes peuvent être dotées de pales de plus de 50 m de long, la plus grande pale du monde dépassant la longueur d’un terrain de football, et les charges qu’elles doivent supporter sont susceptibles de nuire à l’intégrité des matériaux composites qui les constituent. Le contrôle et l’entretien des pales reposent encore sur une inspection visuelle permettant de déterminer les risques. Plusieurs années peuvent s’écouler entre deux inspections, ce qui augmente la probabilité de développement et de propagation d’un défaut, voire d’une défaillance catastrophique, entre-temps. Même si un défaut est constaté, les budgets de plus en plus réduits consacrés aux opérations et aux réparations poussent souvent le propriétaire ou l’exploitant à ne réparer que les défauts les plus graves. Au final, cela peut conduire à un remplacement, plutôt qu’à une réparation, et à une immobilisation de l’éolienne: le délai de remplacement peut aller jusqu’à 12 mois, voire davantage. Le projet BladeSave a réussi à apporter une solution à ce problème.
Le meilleur de la technologie pour des éoliennes de pointe
BladeSaveTM, un système permettant de surveiller leur intégrité structurelle 24h/24, 7j/7, avec évaluation des risques et rapports automatisés, offre une alternative très intéressante à des inspections visuelles archaïques, onéreuses et inefficaces. BladeSaveTM utilise des capteurs à fibres optiques intégrés dans la surface interne de la pale composite. La technologie des fibres à réseau de Bragg offre diverses capacités de détection, notamment en ce qui concerne les émissions acoustiques. Les capteurs sont automatiquement réglés pour détecter les signatures fréquentielles associées à la formation et à la propagation des défauts. L’ordinateur de bord de BladeSaveTM prétraite les données et les envoie dans le cloud pour une analyse plus approfondie et une catégorisation des risques. Sur le tableau de bord, un simple affichage avec des signaux tricolores informe l’utilisateur final du risque actuellement encouru et des actions recommandées. Benn Faulkner, coordinateur du projet chez Renewable Advice, résume ainsi ce changement radical en termes de capacités: «BladeSaveTM établit une corrélation entre les fréquences d’émission acoustique des pales avec certains types de défauts spécifiques, notamment la fissuration de la matrice, la délamination et la rupture des fibres en cours d’exploitation. La localisation automatique des défauts accélère l’enquête et la réparation. Une évaluation du cycle de vie en fatigue permet de mieux analyser le fonctionnement de l’éolienne sur le long terme et de prolonger sa durée de vie.» Benn Faulkner fait remarquer que, sans le soutien apporté par l’UE au projet BladeSave, cette initiative aurait été jugée trop risquée par les partenaires du consortium. Aujourd’hui, le système est sur le point d’être commercialisé et a été développé aussi bien pour équiper de nouvelles pales que pour être installé sur des pales existantes faisant l’objet d’une rénovation. Il sera certainement utile à l’UE, qui a l’intention de doubler sa capacité de production d’énergie éolienne d’ici 2030, par rapport à 2016, et de l’exploiter pour répondre à 30 % de la demande européenne en matière d’électricité.
Mots‑clés
BladeSave, pale, éolienne, surveillance de l’intégrité structurelle, inspection des pales, capteurs, émissions acoustiques, énergie éolienne, fibre à réseau de Bragg