Malgré les retards liés au COVID-19 et les arrêts temporaires dans la construction, l'énergie renouvelable suit son programme visant à remplacer le charbon pour devenir la plus grande source de génération d'électricité dans le monde, d'ici 2025. L'énergie éolienne devrait représenter près de 30 pour cent de tous les apports de capacité renouvelable d'ici 2025. Il est donc impératif que les propriétaires de parcs éoliens assurent un fonctionnement des éoliennes à leur pleine capacité, tout en prolongeant la durée de vie pour optimiser le retour sur investissement.
Grêle, neige, foudre, pluie, sel et poussière ne sont que quelques-uns des éléments que les composants d'une éolienne supportent au quotidien. En plus de ces contraintes environnementales, les pales des éoliennes peuvent également être endommagées par des facteurs tels qu'une charge extrême ou un défaut de fabrication menant à une dissociation. Certains défauts fréquents sur les pièces, généralement découverts au cours des inspections d'éolienne, comprennent les suivants :
La recherche a montré qu'en l'absence d'une maintenance préventive, chaque défaillance d'éolienne peut coûter aux propriétaires jusqu'à 30 000 $ par an en réparations et pièces détachées. L'érosion du chiffre d'affaires liée aux journées de production perdues est très importante, aussi bien en raison des longs délais de livraison de composants essentiels et des événements d'arrêt planifié, qu'à cause des inspections manuelles ou au sol.
Généralement, les responsables utilisent deux méthodes principales pour l'inspection des composants des éoliennes :
Accès par corde ou plateforme : la méthode la plus utilisée pour l'inspection et les travaux de réparation
Inspection au sol : technique à travers laquelle un photographe utilise un téléobjectif pour capturer des images des pales
Les deux méthodes présentent des avantages et des limitations. Voici une comparaison rapide :
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Accès par corde ou plateforme |
Avantages |
Inconvénients |
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Permet d'examiner les dommages de plus près. |
En général, plus de trois personnes sont nécessaires sur le site, ce qui entraîne des coûts de main-d'œuvre élevés. |
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Un examen plus approfondi permet de mieux évaluer la gravité et l'étendue des dommages. |
Cette méthode prend du temps ; les techniciens ne peuvent normalement inspecter que 1 à 2 turbines par jour. |
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Possibilité d'effectuer des réparations mineures pendant l'inspection. |
Comme les techniciens travaillent en hauteur, le facteur de risque et les coûts d'assurance sont élevés. |
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Inspection au sol |
Avantages |
Inconvénients |
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Plus sûr que la méthode d'accès par corde car le photographe reste au sol. |
La qualité des données est médiocre pour les zones d'ombre et les parties des pales qui se déplacent rapidement (comme l'extrémité). |
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Il n'est pas nécessaire d'arrêter l'éolienne en cas de vent faible. |
Étant donné que différentes configurations d'appareil photo sont nécessaires pour capturer chaque côté de la pale, cette méthode prend beaucoup de temps. |
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Une seule personne est nécessaire pour effectuer l'inspection |
Impossible de mesurer et de localiser les dommages en raison des différents angles de prise de vue measure and locate the damages due to the different angle of capturing the images |
Pour surmonter les principales difficultés liées à une faible efficacité, à des coûts élevés et à une qualité inadéquate des données d'inspection, de nombreux opérateurs d'éoliennes du monde entier ont commencé à utiliser des drones pour l'inspection des éoliennes.
Dans la ville grecque de Tripoli, la société « I.D.S. - Industrial Drone Services », un fournisseur de services de drone fondé en 2017 à Athènes, en Grèce, s'est associée à son client Eunice Energy Group (EEG), l'un des pionniers dans le domaine de l'énergie renouvelable en Grèce, pour utiliser des plateformes de drones DJI afin d'inspecter un parc éolien d'une capacité totale de 34,5 MW.
Avec en moyenne moins de 10 heures de lumière du jour en hiver, les méthodes d'inspection traditionnelles auraient été extrêmement longues, et donc chères. Généralement, l'inspection complète d'une seule éolienne, avec des inspecteurs travaillant en hauteur, peut prendre entre 3 et 6 heures. Et cela n'inclut pas les longues procédures de sécurité ni le temps de préparation.
Les drones RTK de DJI résistants au vent, quant à eux, peuvent inspecter entièrement une éolienne en seulement 45 minutes environ. Il a ainsi été possible d'inspecter tout le parc éolien, comptant 15 éoliennes, en trois jours. IDS a développé des méthodes d'inspection manuelles et automatisées et est l'un des meilleurs acteurs dans ce secteur.
Découvrons plus en détail le fonctionnement de la solution…
La tour compte trois composants principaux : la base, les rebords (la connexion entre les pièces d'alimentation) et la connexion supérieure à la nacelle. Le drone vole autour de la tour et capture des données depuis les quatre côtés.
Les principaux problèmes généralement détectés lors de telles inspections comprennent la corrosion, les moisissures et les fuites d'huile. Il est parfois possible d'observer des fissures sur la surface de la tour près de la base.
La nacelle comporte plusieurs zones qui doivent être inspectées soigneusement. En général, un inspecteur étudie les dommages occasionnés aux boulons, les fissures sur la surface, les fuites d'huile, les dommages au mât et à l'équipement météorologiques, et les parties et caches manquants ou usés. La nacelle doit être inspectée sous tous les angles.
L'inspection des pales peut être effectuée de trois façons :
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Inspection des éoliennes à l'aide des drones |
Position 12h |
Position 6h |
Angle fixe |
| Avantages |
Fond clair Les images du bord de fuite peuvent être capturées facilement Vol facile sans manœuvres compliquées le long de la pale Pas d'obstruction autour de la pale Le vol peut être effectué aussi bien manuellement qu'avec une mission automatisée.
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Facilité d'accès Le drone est utilisé à l'altitude minimale possible Les missions manuelles et automatisées sont possibles
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Efficacité énergétique, car un seul jeu de batteries suffit généralement pour une turbine. |
| Inconvénients |
Cela prend du temps car chaque pale doit être déplacée et arrêtée dans cette position spécifique. |
Cela prend du temps car chaque pale doit être déplacée et arrêtée dans cette position spécifique. |
Nécessite un plan de vol automatisé spécifique, car l'opération manuelle pourrait s'avérer assez difficile. |
Le module RTK sur le M210 V2 améliore la stabilité en vol et permet de faire voler le drone plus près d'objets en métal, comme le mât de l'éolienne. L'appareil résistant au vent bénéficie d'une protection IP43, qui lui permet de mieux s'adapter aux conditions environnementales difficiles. Dans le cas de l'inspection automatisée, le M210 RTK V2 offre un chargement et une exécution faciles de missions de vol pré-programmées.
Il est possible de monter plusieurs nacelles-caméras sur le drone, selon le besoin. La caméra avec zoom DJI Zenmuse Z30, dans une configuration à deux nacelles-caméras, permet à l'opérateur de réaliser facilement des gros plans. Avec la X5S et la X7, ainsi qu'un téléobjectif, il est possible de capturer des images RAW haute définition pour un meilleur post-traitement. La caméra thermique XT2 permet de capturer le profil thermique de la pale afin d'étudier les signes possibles de délamination ou d'entrée d'eau.
Avec 55 minutes de temps de vol et une résistance au vent de 15 m/s, la solution de nacelle-caméra hybride M300 RTK avec H20T peut inspecter entièrement les trois pales d'une éolienne, sans que l'opérateur n'ait à changer les batteries. La plateforme est dotée d'un système d'évitement d'obstacles à 360 degrés et d'une protection IP45. Elle peut ainsi être également utilisée pour les contrôles rapides par mauvais temps. La caméra avec zoom haute définition H20T et la caméra thermique haute définition promettant les résultats les plus détaillés, le télémètre laser du M300 RTK peut être utilisé pour réaliser des calculs plus poussés.
Nous pouvons affirmer qu'une vue précise et en gros plan des défauts potentiels et des données de qualité, utiles pour créer des rapports d'inspection détaillés au millimètre près, peuvent aider les responsables de parcs éoliens à réduire les pertes d'efficacité et les coûts de réparations. Les drones résistants au vent de DJI peuvent être déployés dans les airs en quelques minutes, afin de recueillir des données visuelles et thermiques en très peu de temps. Les techniciens, quant à eux, restent en sécurité au sol. Une inspection des drones préventive, répétée et cohérente permet d'optimiser la production d'énergie et de fournir une énergie propre de manière plus fiable à l'humanité.