GE s'empare des éoliennes sans engrenage

Avec un nouvel achat, DONNER parie sur une technologie de turbine à un stade précoce qui pourrait rendre les parcs éoliens offshore moins coûteux à entretenir. L'acquisition de ScanWind , basée à Trondheim, en Norvège, a également permis à GE de prendre pied sur le marché croissant de l'énergie éolienne offshore.

Une vitesse : ScanWind teste des éoliennes sans engrenage de 3,5 mégawatts sur la côte norvégienne depuis 2003.

Au lieu de boîtes de vitesses, ScanWind utilise une nouvelle technologie de générateur à entraînement direct dans ses turbines de 3,5 mégawatts. Cela rend les turbines plus fiables, dit la société, en réduisant les temps d'arrêt et les coûts de réparation, une considération particulièrement importante pour les turbines offshore, où il est plus coûteux d'envoyer des techniciens pour la maintenance. ScanWind teste les turbines sur la côte norvégienne depuis 2003.

GE, basé à Fairfield, CT, est le deuxième fabricant mondial d'éoliennes, avec plus de 12 000 éoliennes installées dans le monde. Mais le portefeuille d'énergie éolienne offshore de GE est jusqu'à présent minime et la société souhaite étendre ses offres offshore. En acquérant ScanWind, en transférant son expertise et sa compréhension de l'éolien terrestre et en ajoutant des technologies telles que la surveillance et la détection à distance, GE espère pouvoir créer un produit éolien offshore solide et rentable.

Dans les éoliennes conventionnelles, les pales font tourner un arbre qui est relié par une boîte de vitesses au générateur. La boîte de vitesses convertit la vitesse de rotation des pales – 15 à 20 rotations par minute pour une grande turbine d'un mégawatt – en les 1 800 rotations par minute dont le générateur a besoin pour produire de l'électricité. Les éoliennes sont très différentes de toute autre application de boîte de vitesses, explique Sandy Butterfield, ingénieur en chef du programme éolien au Laboratoire national des énergies renouvelables à Golden, CO. Vous passez d'une vitesse très basse à une vitesse élevée. Typiquement, c'est le contraire.

Les multiples roues et roulements d'une boîte de vitesses d'éolienne subissent d'énormes contraintes en raison de la turbulence du vent, et un petit défaut dans l'un des composants peut entraîner l'arrêt de l'éolienne. Cela fait de la boîte de vitesses la partie d'une turbine qui nécessite le plus d'entretien. Les réducteurs des turbines offshore, qui font face à des vitesses de vent plus élevées, sont encore plus vulnérables que ceux des turbines terrestres. Butterfield mène une étude de fiabilité des boîtes de vitesses avec les fabricants de turbines pour identifier les faiblesses de conception qui pourraient être évitées.

La conception de la turbine de ScanWind élimine complètement la boîte de vitesses. Au lieu de cela, l'arbre du rotor est attaché directement au générateur, qui tourne à la même vitesse que les pales.

Dans un générateur à turbine, les aimants tournent autour d'une bobine pour produire du courant - plus les aimants tournent vite, plus le courant est induit dans la bobine. Pour compenser la vitesse de rotation plus lente d'un générateur à entraînement direct, le rayon de rotation est augmenté, augmentant ainsi la vitesse à laquelle les aimants se déplacent autour de la bobine.

Vent du nord : ScanWind a installé des turbines le long de la côte norvégienne.

L'élimination de la boîte de vitesses de l'éolienne [supprime] la partie techniquement la plus compliquée de la machine, améliorant intrinsèquement la fiabilité, dit Henrik Stiesdal , directeur de la technologie de Siemens SA . De plus, si un aimant permanent est utilisé dans le générateur, comme c'est le cas avec les nouvelles turbines, le rendement augmente encore plus. C'est parce que, contrairement aux générateurs électromagnétiques d'aujourd'hui, les aimants permanents n'ont pas besoin d'alimentation.

Les générateurs à entraînement direct coûtent actuellement plus cher que les systèmes à engrenages et sont 15 à 20 % plus lourds. Pourtant, la décision de GE d'acheter ScanWind est intelligente, déclare Butterfield. Les machines offshore sont si chères en termes de maintenance que certaines personnes pensent que le compromis penche en faveur des générateurs à entraînement direct, dit-il. Je suis optimiste sur le fait qu'il existe une technologie qui aidera à réduire les générateurs à entraînement direct à parité avec le poids et le coût des systèmes à engrenages.

Siemens le croit certainement. Le leader de l'énergie éolienne offshore teste depuis plus d'un an deux turbines à entraînement direct de 3,6 mégawatts près du Danemark. Stiesdal affirme que la technologie s'est avérée aussi efficace que les boîtes de vitesses en termes de puissance, de vibrations, de température, de bruit et de fiabilité. Il s'agit maintenant de réduire son coût.

GE, quant à lui, s'attend à avoir un produit prêt à être commercialisé d'ici la fin de 2012. Il cible initialement le marché européen car la quasi-totalité des 1 473 mégawatts d'énergie éolienne offshore actuellement disponibles proviennent d'installations le long des côtes européennes. Selon les analystes du secteur, cette capacité doit atteindre 30 000 mégawatts d'ici 2020 si l'Union européenne veut atteindre ses objectifs en matière d'énergies renouvelables. L'une des raisons du choix de ScanWind, explique GE, est la présence de l'entreprise dans les pays nordiques, qui, avec le Royaume-Uni et l'Allemagne, sont les endroits les plus brillants pour l'énergie éolienne offshore.

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