Les éoliennes sont un élément clé de la transition mondiale vers la neutralité carbone. Nous nous intéressons ici à 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 qu'elles atteignent cet objectif. En mesurant la vitesse du vent, les vibrations, la température et d'autres paramètres, ces minuscules dispositifs assurent le fonctionnement sûr et efficace des éoliennes.
Les éoliennes doivent également être économiquement viables. Autrement, leur utilisation sera jugée moins pratique que celle d'autres formes d'énergie propre, voire que celle des énergies fossiles. Des capteurs peuvent fournir des données de performance permettant aux exploitants de parcs éoliens d'optimiser la production d'énergie.
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 des conditions de référence et de détecter les écarts significatifs par rapport à ces conditions.
La capacité à déterminer la vitesse et la direction du vent est essentielle pour évaluer les performances des parcs éoliens et des turbines individuelles. La durée de vie, la fiabilité, la fonctionnalité et la durabilité sont les principaux critères d'évaluation des différents capteurs de vent.
La plupart des anémomètres modernes sont mécaniques ou à ultrasons. Les anémomètres mécaniques utilisent une coupelle et une girouette rotatives pour déterminer la vitesse et la direction du vent. Les capteurs à ultrasons émettent des impulsions ultrasonores d'un côté du capteur vers un récepteur situé de l'autre. La vitesse et la direction du vent sont déterminées par la mesure du signal reçu.
De nombreux opérateurs privilégient les anémomètres à ultrasons car ils ne nécessitent aucun réétalonnage. Cela permet de les installer dans des endroits où la maintenance est difficile.
La détection des vibrations et de tout mouvement est essentielle au suivi de l'intégrité et des performances des éoliennes. Les accéléromètres sont couramment utilisés pour surveiller les vibrations des roulements et des composants rotatifs. Les capteurs LiDAR sont souvent employés pour surveiller les vibrations de la tour et suivre l'évolution de tout mouvement au fil du temps.
Dans certains environnements, les composants en cuivre utilisés pour la transmission de la puissance des turbines peuvent générer une chaleur importante, provoquant des brûlures graves. Des capteurs de température permettent de surveiller les composants conducteurs susceptibles de surchauffer et de prévenir les dommages grâce à des mesures de dépannage automatiques ou manuelles.
Les éoliennes sont conçues, fabriquées et lubrifiées pour limiter les frottements. La réduction des frottements autour de l'arbre de transmission est primordiale et s'obtient principalement en maintenant une distance critique entre l'arbre et ses paliers.
Les capteurs à courants de Foucault sont fréquemment utilisés pour contrôler le jeu des paliers. Une diminution de ce jeu entraîne une baisse de la lubrification, ce qui peut réduire le rendement et endommager la turbine. Ces capteurs mesurent la distance entre un objet et un point de référence. Résistants aux fluides, à la pression et aux températures extrêmes, ils sont parfaitement adaptés à la surveillance du jeu des paliers dans des environnements difficiles.
La collecte et l'analyse des données sont essentielles au bon fonctionnement quotidien et à la planification à long terme. La connexion des capteurs à une infrastructure cloud moderne permet d'accéder aux données du parc éolien et d'assurer un contrôle de haut niveau. Les outils d'analyse modernes peuvent combiner les données opérationnelles récentes avec les données historiques afin de fournir des informations précieuses et de générer des alertes de performance automatisées.
Les récentes innovations en matière de capteurs promettent d'améliorer l'efficacité, de réduire les coûts et de renforcer 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 de capteurs, permettant ainsi d'obtenir davantage d'informations, d'améliorer l'efficacité et de réduire les coûts. Par nature, l'IA fournira toujours plus d'informations au fil du temps. L'automatisation des processus utilise les données de capteurs, le traitement automatisé et les automates programmables pour ajuster automatiquement le pas, la puissance de sortie, etc. De nombreuses start-ups intègrent le cloud computing pour automatiser ces processus et rendre la technologie plus accessible. Les nouvelles tendances concernant les données de capteurs des éoliennes dépassent désormais le cadre des problématiques liées aux processus. Les données collectées auprès des éoliennes servent maintenant à créer des jumeaux numériques des turbines et autres composants du parc éolien. Ces jumeaux numériques permettent de réaliser des simulations et d'aider à la prise de décision. Cette technologie est précieuse pour la planification des parcs éoliens, la conception des turbines, l'analyse des pannes, le développement durable, et bien plus encore. Elle est particulièrement précieuse pour les chercheurs, les fabricants et les techniciens de maintenance.
Date de publication : 26 mars 2024