Les éoliennes sont un élément clé de la transition mondiale vers la neutralité carbone. Nous examinons ici la technologie des capteurs qui garantit leur fonctionnement sûr et efficace.
Les éoliennes ont une durée de vie de 25 ans, et les capteurs jouent un rôle essentiel pour garantir leur longévité. En mesurant la vitesse du vent, les vibrations, la température, etc., ces minuscules appareils garantissent un fonctionnement sûr et efficace des éoliennes.
Les éoliennes doivent également être économiquement viables. Dans le cas contraire, leur utilisation sera jugée moins pratique que celle d'autres formes d'énergie propre, voire fossile. Des capteurs peuvent fournir des données de performance que les exploitants de parcs éoliens peuvent exploiter pour atteindre une production d'énergie maximale.
La technologie de capteurs la plus élémentaire pour les éoliennes détecte le vent, les vibrations, les déplacements, la température et les contraintes physiques. Les capteurs suivants permettent d'établir les conditions de référence et de détecter les écarts importants.
La capacité à déterminer la vitesse et la direction du vent est essentielle pour évaluer les performances des parcs éoliens et des éoliennes individuelles. Durée de vie, fiabilité, fonctionnalité et durabilité sont les principaux critères d'évaluation des différents capteurs de vent.
La plupart des capteurs de vent modernes sont mécaniques ou à ultrasons. Les anémomètres mécaniques utilisent une coupelle et une girouette rotatives pour déterminer la vitesse et la direction. Les capteurs à ultrasons envoient des impulsions ultrasonores d'un côté du capteur à un récepteur situé de l'autre côté. La vitesse et la direction du vent sont déterminées par la mesure du signal reçu.
De nombreux opérateurs privilégient les capteurs de vent à ultrasons, car ils ne nécessitent pas de réétalonnage. Cela permet de les placer dans des endroits où la maintenance est difficile.
La détection des vibrations et des mouvements est essentielle pour surveiller l'intégrité et les performances des éoliennes. Les accéléromètres sont couramment utilisés pour surveiller les vibrations des roulements et des composants rotatifs. Les capteurs LiDAR sont souvent utilisés pour surveiller les vibrations des tours et suivre leurs mouvements au fil du temps.
Dans certains environnements, les composants en cuivre utilisés pour transmettre l'énergie des turbines peuvent générer de grandes quantités de chaleur, provoquant de dangereuses brûlures. Des capteurs de température permettent de surveiller les composants conducteurs sujets à la surchauffe et de prévenir les dommages grâce à des mesures de dépannage automatiques ou manuelles.
Les éoliennes sont conçues, fabriquées et lubrifiées pour éviter les frottements. L'une des zones les plus importantes pour éviter les frottements est l'arbre d'entraînement, principalement en maintenant une distance critique entre l'arbre et ses roulements.
Les capteurs à courants de Foucault sont souvent utilisés pour surveiller le jeu des paliers. Si ce jeu diminue, la lubrification diminue, ce qui peut entraîner une baisse de rendement et endommager la turbine. Les capteurs à courants de Foucault mesurent la distance entre un objet et un point de référence. Résistants aux fluides, à la pression et à la température, ils sont parfaits pour surveiller le jeu des paliers dans des environnements difficiles.
La collecte et l'analyse des données sont essentielles aux opérations quotidiennes et à la planification à long terme. Connecter des capteurs à une infrastructure cloud moderne permet d'accéder aux données du parc éolien et d'assurer un contrôle de haut niveau. Les analyses modernes peuvent combiner les données opérationnelles récentes avec les données historiques pour fournir des informations précieuses et générer des alertes de performance automatisées.
Les récentes innovations en matière de technologie des capteurs promettent d'améliorer l'efficacité, de réduire les coûts et d'améliorer la durabilité. Ces avancées concernent l'intelligence artificielle, l'automatisation des processus, les jumeaux numériques et la surveillance intelligente.
Comme de nombreux autres processus, l'intelligence artificielle a considérablement accéléré le traitement des données des capteurs afin de fournir davantage d'informations, d'améliorer l'efficacité et de réduire les coûts. La nature même de l'IA implique qu'elle fournira davantage d'informations au fil du temps. L'automatisation des processus utilise les données des capteurs, le traitement automatisé et les automates programmables industriels pour ajuster automatiquement le pas, la puissance de sortie, etc. De nombreuses startups intègrent le cloud computing pour automatiser ces processus et simplifier l'utilisation de la technologie. Les nouvelles tendances en matière de données des capteurs d'éoliennes vont au-delà des questions liées aux processus. Les données collectées sur les éoliennes sont désormais utilisées pour créer des jumeaux numériques d'éoliennes et d'autres composants de parcs éoliens. Les jumeaux numériques peuvent être utilisés pour créer des simulations et faciliter la prise de décision. Cette technologie est précieuse pour la planification et la conception des parcs éoliens, l'analyse forensique, le développement durable, etc. Elle est particulièrement précieuse pour les chercheurs, les fabricants et les techniciens de maintenance.
Date de publication : 26 mars 2024