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Les inspections d'éoliennes par drone améliorent l'efficacité et la fiabilité dans les parcs éoliens grecs

Découvrez comment les inspections d'éoliennes par drones peuvent optimiser les opérations des parcs éoliens et livrer des gains exceptionnels

By Ishveena Singh Ishveena Singh
octobre 18, 2021

Infographic Wind Turbine Inspection

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.

Pourquoi l'inspection des éoliennes est nécessaire

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 :

  • Tour : fissure, dommages, décollement de peinture, corrosion 
  • Pale : fissure, dommage, décollement de peinture, déformation, traces de foudre, entrée d'eau
  • Nacelle : traces de foudre, fissure, dommages, corrosion, déversements d'huile, décollement de peinture
  • Moyeu : asymétrie, raccordement lâche, dommages

Wind Turbine Tower Detail

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.

Défis liés aux méthodes d'inspection d'éoliennes traditionnelles

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 :

Rope Access or Platform

Advantages

Disadvantages

Wind Turbine Manual Inspection

 

Allows for a closer look at the damage

Typically, more than 3 persons are needed on the site, resulting in high labor costs

Deeper examination provides a better assessment of the severity and extent of the damage

This method is time consuming; technicians can normally inspect only 1 - 2 turbines per day

Possibility to perform minor repairs while inspecting

Since the technicians work at height, both the risk factor and insurance costs are high

Ground Based Inspection

Advantages

Disadvantages

 

Wind Turbine Inspection - Ground Inspection

 

Safer than rope access method as the photographer stays on the ground

The data quality is poor for shadowy areas and fast-moving parts of the blades (such as the tip)

The wind turbine need not be stopped in low wind conditions

Given that different camera setups are needed to capture each side of the blade, this method becomes quite time-consuming

Only one person is needed to complete the inspection

Impossible to measure and locate the damages due to the different angle of capturing the images

Drones pour l'inspection des éoliennes : une nouveauté qui change la donne

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. 

M210 RTK IDS

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…

Utilisation de drones pour l'inspection des tours d'éoliennes

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.

Utilisation de drones pour l'inspection de la nacelle et du moyeu de l'éolienne

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.

Drone Wind Turbine Inspection M300 H20T

Utilisation de drones pour l'inspection des pales d'éoliennes

L'inspection des pales peut être effectuée de trois façons :

  • Position de la pale à 12 heures : Avec cette technique, chaque pale est positionnée manuellement vers le haut. Le drone vole manuellement ou automatiquement sur les quatre côtés, en couvrant la totalité de la surface de la pale et en maintenant la caméra dans une inclinaison à 0 degré, face à la surface verticalement.
  • Position de la pale à 6 heures : Chaque pale est positionnée manuellement vers le bas. Le drone vole manuellement ou automatiquement sur les trois côtés, en maintenant la caméra dans une inclinaison à 0 degré, face à la surface verticalement.
  • Position fixe : L'éolienne est arrêtée manuellement sur une position spécifique ou aléatoire. Le drone utilise un mode de vol de mission automatisée et vole autour des quatre côtés de la pale, en capturant des données sur toute la surface.

Comparaison entre l'inspection d'éolienne avec le drone en position 12 heures, 6 heures et fixe

Wind Turbine Inspection Using Drones

12 O'Clock Position

Wind Turbine Inspection 12 OClock

6 O'Clock Position

Wind Turbine Inspection 6 OClock

Fixed Angle

Wind Turbine Inspection Fixed Position

Advantages

Clear background

Trailing edge images can be captured easily

Easy flying without any complicated maneuvers along the blade

No obstructions around the blade

The flight can be performed both manually and with an automated mission

 

Ease of access

Drone is operated at the minimum possible altitude

Faster, compared to 12 o’clock method

Power-efficient

Better visual contact with the drone

No complicated maneuvers along the blade

Both manual and automated missions are possible

 

Power-efficient since usually one set of batteries is enough for a turbine

Extremely time-efficient since there’s no need to rotate the blades during the inspection process

Ideal for no-wind conditions

 

Disadvantages

Time-consuming as every blade must be moved and stopped in this specific position

The drone must reach the maximum height of the wind turbine, which is not exactly power-effective

Hindered visual contact with the drone due to the high altitude

Time-consuming as every blade must be moved and stopped in this specific position

Since the tower is right behind the trailing edge, it acts as an obstruction and the trailing edge can be inspected only partially from a diagonal angle

Requires a specific automated flight plan since manual operation could prove quite difficult

The gimbal pitch needs to be adjusted directly vertically to the blade

Several sides of the blades need to be inspected using an upward gimbal

The mission must be planned very carefully to avoid obstructions

Solutions DJI pour l'inspection des éoliennes

Matrice 210 RTK V2

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.

m210_v2_web_Z30+XT2.234

Matrice 300 RTK

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.

M300 RTK + H20T

 

Optimisation des opérations d'éolienne avec des drones

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.

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Tags: Électricité, Énergie

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