Comment pitch une éolienne

Avec plus de 350 000 éoliennes actuellement utilisées dans le monde, l’énergie éolienne continue d’être l’une des formes d’énergie renouvelable qui connaît la croissance la plus rapide. En 2021, 93,6 GW de nouvelles installations ont porté la capacité éolienne mondiale cumulée à 837 GW, soit une croissance d'une année sur l'autre de 12 %. Le Global Wind Report 2022 indique que 557 GW de nouvelle capacité seront ajoutés au cours des cinq prochaines années, soit plus de 110 GW de nouvelles installations chaque année jusqu'en 2026.

Question:Nous savons que les éoliennes sont une source de production d’énergie renouvelable, quelle quantité d’énergie est produite à partir d’une seule éolienne ?

Bucci : Les éoliennes d'aujourd'hui sont des machines de précision hautement techniques, utilisant les dernières technologies numériques et informatiques pour maximiser la puissance de chaque rafale de vent. Une éolienne de taille moyenne de 2 MW peut produire suffisamment d’électricité pour alimenter environ 1 000 foyers. Fonctionnant 24h/24 et 7j/7 avec une espérance de fonctionnement de 98 % sur 20 ans, les éoliennes fonctionnent dans des environnements extrêmement dynamiques où la fiabilité est primordiale.

Question :Les éoliennes continueront-elles à compléter l’objectif mondial de zéro émission dans les années à venir ?

Bucci : Les éoliennes sont essentielles à la réalisation de l'objectif de l'Agence internationale de l'énergie visant à atteindre zéro émission nette d'ici 2050. Cela signifie que toute l'électricité produite n'émettra aucune émission de carbone et contribuera à limiter l'augmentation de la température mondiale à 1,5 °C. Et à mesure que la taille des éoliennes a augmenté, leur capacité de production a également augmenté, les systèmes à pas contrôlé devenant le choix standard pour les gains d'efficacité.

Question :Pouvez-vous nous en dire plus sur les systèmes de contrôle du tangage ?

Bucci : Avec des pales profilées qui s'ajustent et tournent pour maximiser la productivité, le contrôle actif du pas permet à la configuration d'une éolienne de fonctionner efficacement à n'importe quelle vitesse de vent. En gérant activement l'angle des pales, les opérateurs peuvent optimiser l'énergie de rotation du vent, quelle que soit la vitesse du vent.

Logé dans l'actionneur de pas de l'éolienne, un vérin de pas hydraulique contrôle le mouvement, faisant légèrement tourner les pales du rotor de l'éolienne et ajustant le pas en fonction des changements de vitesse du vent. Si la vitesse du vent est lente, le cylindre d'inclinaison ajuste l'angle de la pale pour augmenter la surface de la pale afin de capter l'énergie éolienne. À mesure que la vitesse du vent augmente, les pales sont inclinées pour réduire la surface en contact avec le vent, empêchant ainsi des vitesses de rotation excessives pour protéger l'intégrité du système. La traînée à des vitesses de vent plus élevées affecte également négativement l'efficacité du système et la modification du pas des pales peut améliorer considérablement les performances.

Question :Quels types de configurations d’étanchéité sont requis pour le cylindre de pas ?

Bucci : Le système d'étanchéité doit être capable de fonctionner à des pressions de 3 625 psi (250 bars) avec une pression linéaire constante sur les joints de tige et de piston, et des charges latérales différentielles qui contrôlent le positionnement. Lors du maintien incliné d'une aube de turbine, lors de l'extension et de la rétraction de la tige du vérin de pas, le système d'étanchéité ne doit présenter aucune dérive ou glissement. Cela peut entraîner une détérioration du pas des pales et une réduction drastique de l’efficacité. Les joints doivent également libérer facilement leur position de maintien avec un minimum de vibrations et de frictions, ou de stick slip, et se déplacer de manière linéaire et douce. Cela nécessite des matériaux d'étanchéité à faible friction.

De plus, les joints doivent présenter des caractéristiques d'usure minimales et faciliter un mouvement dynamique continu sur des courses courtes. Celles-ci, qui se produisent en moyenne 900 fois par heure, peuvent provoquer une usure particulièrement agressive car le joint ne peut pas fléchir complètement et soulager les contraintes comme il le ferait dans les applications à course longue.

Question :Quels types de matériaux sont utilisés pour l’étanchéité des éoliennes ?

Bucci :Les matériaux d'étanchéité des vérins hydrauliques standard peuvent s'avérer insuffisants et des matériaux à faible usure, tels que des composés à base de polytétrafluoroéthylène (PTFE) remplis d'agents anti-usure et un duromètre dur, de l'uréthane stable, sont nécessaires pour prolonger la durée de vie.