Exploitation et maintenance éolienne : l’art d’innover

© photo Cornis

L’exploitation et maintenance, un enjeu primordial pour l’optimisation des performances des parcs éoliens

La demande d’électricité en constante augmentation pourrait entrainer un déséquilibre du réseau et pose la question de la sécurité de l’approvisionnement électrique en France. Le développement des énergies renouvelables représente une solution pour un juste équilibre du mix énergétique français. A ce jour, l’énergie éolienne représente 11 GW, soit environ 5% de la capacité nécessaire pour satisfaire la consommation nationale d’électricité. Il apparait comme nécessaire d’assurer une production optimale de ces parcs pour contribuer à l’équilibre du réseau.

L’expérience des exploitants de parcs éoliens a démontré que des stratégies d’exploitation et de maintenance planifiées et pro-actives permettent de maximiser la production d’énergie tout en diminuant les coûts opérationnels.

Apporter des solutions efficaces à toutes les problématiques techniques en termes d’exploitation et de maintenance de parcs éoliens permet d’optimiser la production et garantit la meilleure performance économique des actifs renouvelables.

L’excellence professionnelle des exploitants

Les exploitants de parcs ont saisi l’importance de ces enjeux.

Certains développeurs et constructeurs de parcs éoliens intègrent l’activité d’exploitation dans leurs activités et disposent de compétences en interne (département Exploitation & Maintenance et/ou département Méthodes) pour mettre en œuvre des solutions inédites et sur-mesure pour accompagner le parc durant toute sa durée de vie.

Une démarche d’amélioration continue est adoptée par les exploitants. Toutes les thématiques et problématiques techniques et d’ingénierie sont passées en revue afin d’anticiper un maximum et de mettre en oeuvre les meilleurs moyens pour réduire le temps d’indisponibilité des parcs.

Ainsi, les équipes d’experts spécialisés et expérimentés suivent et analysent un large éventail de données et paramètres liés au fonctionnement des éoliennes avec des objectifs cruciaux :

Suivre la performance à distance pour analyser et palier les éventuelles dérives des turbines,
Gagner en agilité dans la détection des problèmes de sous performances,
Poser un diagnostic fiable pour planifier des interventions de maintenance prédictive sur site et minimiser la perte de production.

La recherche constante d’innovation

Un marché en pleine expansion et le développement de technologies de pointe et innovantes révolutionnent la manière dont les constructeurs/exploitants appréhendent la maintenance de leurs parcs éoliens. Coup d’œil sur quelques solutions qui se démarquent :

L’inspection des pales par drone

Les pales d’une éolienne font l’objet d’une attention particulière et sont inspectées régulièrement. L’inspection des pales est habituellement effectuée par 2 techniciens de maintenance. La démocratisation du drone a entrainé le développement des offres de services et nous constatons aujourd’hui un nombre croissant d’entreprises proposant cette technologie pour l’inspection de pales.

Equipé d’une caméra optique, le drone permet de réaliser des prises de vues d’une excellente résolution (de l’ordre du millimètre), aux plus près des pales. Cette solution permettrait de réaliser un diagnostic fiable dans un délai court, réduisant ainsi le temps d’indisponibilité des éoliennes.

Les solutions et les possibilités offertes sur ce marché sont variées :

Un système de pilotage automatique
Une automatisation du traitement des images pour une reconnaissance rapide des défauts
Un historique des clichés par pale
L’utilisation de capteurs pour aller au-delà du simple spectre visuel.
Il est important de noter qu’à ce jour, l’utilisation de drone pour l’inspection de pales n’a pas encore été testée à grande échelle et très peu de retours d’expérience des exploitants ont été recueillis.

Cette technologie continue de se développer et les opportunités sont multiples. L’utilisation d’une caméra thermique permet, par exemple, d’étendre l’utilisation à l’inspection de parcs solaires.

L’inspection par un système photographique haute définition

Ce système consiste en un appareil photo haute définition sur tête motorisée et permet de réaliser des photos de la surface entière de la pale.

Cette solution ne nécessite pas de logistique lourde et apporte une grande flexibilité puisque les techniciens de maintenance peuvent être formés à l’utilisation de l’outil. Les données sont par la suite sauvegardées en ligne sur une plateforme web et sont accessibles à distance.

A travers cette solution, l’analyse des pales n’est plus soumise seulement au(x) technicien(s) sur site : en cas de doute, les clichés peuvent être soumis à un autre avis, favorisant ainsi la concertation au sein de l’équipe de maintenance.

La traçabilité des clichés et des informations, combinée à la connaissance des techniciens de maintenance, permet d’assurer la meilleure analyse possible des clichés et une identification des défauts sur les pales en un temps record.

Le système photographique est une technologie éprouvée et approuvée par un grand nombre d’exploitants de parcs.

Les stratégies liées au givrage (ou icing) pour les périodes hivernales

En période hivernale, à cause de la pluie verglaçante, de la bruine ou encore du brouillard givrant, de la glace peut se former sur les pales des éoliennes. Ce phénomène d’accumulation de glace s’appelle le givrage (ou icing). Le givrage est une problématique importante, autant en termes de performances aérodynamiques (baisse de la production) que de sécurité (risque de chute de glace). Le phénomène est par ailleurs difficilement quantifiable et très dépendant du site ainsi que du type de machine. Les stratégies liées au givrage varient ainsi selon les parcs éoliens concernés.

Pour faire face à cette problématique, des systèmes de dégivrage existent pour éviter de devoir arrêter les éoliennes : éléments de chauffe dans la pale, éléments de chauffe intégrés à la pale ou encore l’application par pulvérisation d’un film polymère auto-adhésif avec un détecteur de glace inclus qui déclenche l’alimentation électrique du film en cas de besoin.

La surface de la pale peut également être traitée avec des peintures formulées à base de polymères conducteurs d’électricité (ces peintures génèrent de la chaleur qui rend impossible la fixation du givre sur les pales).

Des logiciels existent également ; ceux-ci sont installés dans les machines avec pour objectif d’optimiser les performances aérodynamiques, si l’environnement le permet, et donc d’augmenter la production.

L’endoscopie du multiplicateur

Cette opération ne représente pas une innovation pour certains exploitants tant elle est devenue la « norme » dans le secteur éolien mais il semble important de souligner la haute technologie liée à cette opération.

Le multiplicateur est un composant important dans une éolienne : le rotor tourne à une vitesse comprise entre 10 et 25 tours par minute. Or, la plupart des générateurs d’éoliennes doivent tourner à grande vitesse (de 1 000 à 2 000 tours par minute) pour pouvoir produire de l’électricité. Cette augmentation de vitesse est réalisée par le multiplicateur.

Au-delà de son rôle, le multiplicateur est une pièce lourde et coûteuse.

L’endoscopie du multiplicateur est une opération qui permet de voir à l’intérieur de la machine tous les organes mécaniques non accessibles sans démontage grâce à l’introduction d’un outil adapté au travers d’orifices. Cette opération permet de détecter les éventuelles défaillances le plus tôt possible pour ainsi effectuer les ajustements ou réparations adaptés.

Cette opération permet de réduire les réparations coûteuses et les temps d’immobilisation imprévus des éoliennes.

Ce tour d’horizon est loin d’être exhaustif tant les innovations sont aussi nombreuses que les problématiques traitées.

Une seule certitude demeure : les équipes de techniciens, d’ingénieurs et de superviseurs de sites font leur métier en l’inventant et en étant en avance dans leur domaine d’expertise.

Sandrine Luong pour FEE