Réduire les coûts d’exploitation et de maintenance des éoliennes en haute mer
L’éolien en haute mer (offshore) est une source d'énergie renouvelable en plein essor. En 2021, la capacité éolienne offshore s’établissait à 14,6 GW dans l’UE, un chiffre amené à être multiplié par au moins 25 en 2030. Son déploiement joue dès lors un rôle crucial dans l’atteinte des objectifs climatiques et énergétiques à long terme de l’Union européenne. Toutefois, l’exploitation et la maintenance (E&M) des éoliennes offshore est une pratique aussi délicate qu’onéreuse. Ces caractéristiques sont imputables aux conditions environnementales qui entraînent des niveaux élevés de corrosion et à l’absence d’un accès facile aux turbines. «Pour y remédier, le projet WATEREYE, financé par l’UE, a entrepris de réduire les coûts d’E&M en concevant une solution intégrée qui permettra aux exploitants de parcs éoliens de prévoir avec précision et en temps réel les besoins futurs de maintenance, et ce de manière automatisée», fait remarquer Ainhoa Cortés, coordinatrice du projet.
Un regard plus attentif sur le système de surveillance WATEREYE
«Notre objectif était de concevoir un système intelligent de surveillance de la corrosion pour couvrir deux zones cruciales: la zone d’embruns et la zone atmosphérique d’une éolienne offshore», explique Ainhoa Cortés. Le système se fonde sur l’idée consistant à surveiller avant tout la corrosion du côté extérieur de la structure de l’éolienne à partir de la surface intérieure. «Une plateforme mobile reposant sur un drone a été proposée pour couvrir des structures de grande envergure. Ainsi, un système intelligent à ultrasons est intégré au drone, ce qui permet de mesurer un grand nombre de points critiques par an», ajoute Ainhoa Cortés. En ce qui concerne la zone d’embruns, la situation est toutefois différente, car il s’agit d’une surface à accès limité qu’il est impossible d’atteindre à l’aide d’un drone. Pour en assurer la surveillance, le projet a installé une matrice de capteurs intelligents afin de mesurer les points les plus critiques. «La solution WATEREYE est ainsi capable de mesurer l’épaisseur de la paroi et de faire correspondre toute perte d’épaisseur au niveau de corrosion qui y est associé», confirme Ainhoa Cortés. Les données d’ultrasons sont envoyées sans fil à la station de base située à l’intérieur de l’éolienne. «Nous avons développé les algorithmes, les modèles et les outils logiciels nécessaires pour traiter les données acquises pour toute une série de tâches», ajoute Ainhoa Cortés.
Repousser les limites actuelles de l’efficacité de l’exploitation et de la maintenance
La solution WATEREYE a été testée dans un environnement réel sur la plateforme offshore de PLOCAN, où son fonctionnement a été validé avec succès. «Principalement, le système physique: mesures par ultrasons et détection de la corrosion, positionnement des drones et communications sans fil», précise Ainhoa Cortés. Les résultats du projet ont montré que la solution de surveillance est capable de détecter la corrosion de grandes structures avec beaucoup de précision grâce à un système de surveillance bon marché, léger et économe en énergie. «Nous avons conçu un capteur intelligent à ultrasons de haute précision, automatisé, à réponse rapide et non invasif, et avons caractérisé le système de surveillance afin de le rendre suffisamment flexible en ce qui concerne le type de corrosion et l’épaisseur cible», explique Ainhoa Cortés. Le projet a également amélioré avec succès les méthodes d’étalonnage et les protocoles de communication des technologies de radiofréquence afin de pouvoir transmettre les mesures sans fil avec une grande fiabilité à l’intérieur d’une tour offshore métallique. «Nous sommes également parvenus à localiser avec précision le drone à l’intérieur de l’éolienne et avons élaboré des modèles mathématiques qui permettent de détecter le taux de dégradation de la corrosion et de prédire le type de dégradation et les mécanismes de défaillance que connaîtra une combinaison donnée de revêtements/matériaux en acier, dans un environnement spécifique», confirme Ainhoa Cortés. . En ce qui concerne la prochaine étape, «il s’agit d’analyser en profondeur la corrosion par piqûres, et l’idée est de perfectionner la solution à ultrasons développée afin qu’elle puisse quantifier la taille des piqûres», conclut Ainhoa Cortés.
Mots‑clés
WATEREYE, corrosion, système de surveillance, éoliennes offshore, exploitation et maintenance, E&M, système à ultrasons
