Surveillance / Monitoring d'éolienne

Problématique

Axe majeur de la lutte contre le réchauffement climatique, la transition vers les énergies alternatives et renouvelables est en pleine accélération, transition tirée dans le même temps par une demande exponentielle liée à l'électrification de la mobilité et une tension sur les approvisionnements en hydrocarbures.

Dans ce contexte, il devient crucial que les quelques 800 éoliennes installées en France (pour une capacité de production de l'ordre de 20 GW) fonctionnent de manière optimale. Les enjeux sont entre autres:

• la surveillance permanente de la santé de l'éolienne, pour anticiper les arrêts prolongés
• l'optimisation du rendement en temps réel
• l'adaptation de la production à la consommation
• la réduction des couts de fabrication, et de maintenance

Instrumentation embarquée

La surveillance de ces structures massives passe par l'intégration de systèmes de mesure selectionnés pour leur précision, leur stabilité dans le temps, et leur compatibilité avec les conditions d'utilisation (température, vibrations, interférences électro-magnétiques, l'humidité.

L'ajout de ces composants sur les composants critiques de l'éolienne augmentera l'investissement initial, mais les économies générées par :

• la réduction des coûts de réparation
• la réduction des temps d'arrêt
• l'augmentation du rendement
• l'augmentation de la durée de vie sont nettement supérieures.

Surveillance vibratoire

Le diagnostic vibratoire est un bon indicateur de la santé structurelle de l'éolienne. En réalisant à intervalles réguliers une mesure du spectre fréquentiel du sous-ensemble étudié (rotor, pales, arbre, paliers, mât, base) avec un accéléromètre, une dérive, synonyme de défaillance, peut être détectée avant même l'apparition du premier symptôme. Cette étape peut être totalement automatisée à l'aide du AiSys, qui intègre l'algorithmique de surveillance, et transmet des alertes au poste de supervision par bus de terrain ou sans fil.

Surveillance de l'inclinaison

Au cours du temps, la base de l'éolienne peut être amenée à s'incliner : conditions météorologiques difficiles, glissement de terrain, affaissement, etc... La base de l'éolienne devra faire l'objet d'une mesure d'inclinaison de précision pour détecter toute variation aussi tôt que possible. Les capteurs biaxes comme le 801 (à l'air), le 820 (immersion < 250m) , le 802 (immersion > 250m) sont particulièrement adaptés pour ces mesure.

Mesure de contraintes

la surveillance des pièces mécaniques soumises à des contraintes élevées aidera également à anticiper les défaillances. Les conditionneurs de jauges miniatures AMP-SG se collent à proximité des jauges de contraintes, et transmettent un signal +/- 10V simple à transmettre. La transmission du signal de mesure depuis une partie tournante se fait à l'aide d'un collecteur tournant.

Mesure du cap

La surveillance de l'orientation et de l'alignement d'une éolienne sera indispensable pour optimiser le rendement, et minimiser les interférences entre éoliennes. Les compas 3D comme le ECG est particulièrement adapté à ce type d'application.

Mesure du rendement

L'installation d'un couplemètre dans la chaîne mécanique entre le rotor et l'alternateur, comme le DRBK, permettra de mesurer en temps réel la puissance mécanique à l'arbre, et de calculer le rendement de l'éolienne, ainsi que les couples de frottement.