Parcs éoliens : machines anciennes, sillages, durée de vie

Le régulateur n'est pas adapté après un changement de pales ou de convertisseur

Ce qui se passe. Une éolienne reçoit de nouvelles pales ou un nouveau convertisseur, et le régulateur garde ses anciens réglages. La machine tourne, mais sa réponse au vent, aux rafales et au réseau n’est plus celle pour laquelle les réglages avaient été faits.

Ce que cela coûte. De la production est perdue et les charges sur la structure sont plus élevées que nécessaire. Un tel décalage n’est souvent découvert que lorsqu’un défaut, un bruit ou un résultat plus mauvais qu’attendu apparaît.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Le fournisseur d’origine ne prend peut-être plus en charge l’ancien régulateur, et un réglage général par essais coûte du temps de production. Reprendre les réglages d’une éolienne sœur ignore les différences de la machine.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir des données d’exploitation (puissance, vitesse du rotor, angle de calage, charges là où elles sont mesurées, événements réseau) et des fiches techniques des nouvelles pièces, je construis un modèle de l’éolienne et je vérifie de combien le régulateur s’écarte de ce qu’il devrait être. Le diagnostic à distance à prix fixe indique si un nouveau réglage par modèle en vaut la peine pour vos éoliennes, et ce qu’il impliquerait.

Pour aller plus loin : Une commande qui s’adapte à la dérive et à l’usure

Les structures ne peuvent subir que des charges limitées si elles doivent durer plus longtemps

Ce qui se passe. Une éolienne ancienne ne peut fonctionner au-delà de sa durée de vie de conception que si la structure a encore des réserves. Pour conserver l’autorisation, les charges qu’elle subit doivent rester sous une limite, et personne ne sait quelle part de la réserve chaque année d’exploitation a consommée.

Ce que cela coûte. Il faut choisir entre production et durée de vie. Exploitée comme avant, la réserve s’épuise tôt ; bridée par sécurité, la production baisse d’année en année.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Un bridage général retire le même pourcentage à chaque éolienne, quel que soit le site. Une jauge de contrainte sur la tour renseigne sur un seul point, et beaucoup de jauges tombent en panne.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir des données d’exploitation de l’éolienne (vent, puissance, vitesse du rotor, calage, accélérations), j’examine si les charges peuvent être calculées pour les années passées et pour les suivantes. Le diagnostic à distance à prix fixe indique si une commande limitant les charges, qui les réduit précisément où et quand elles comptent, peut maintenir une éolienne en service plus longtemps.

Pour aller plus loin : Une commande qui s’adapte à la dérive et à l’usure

Les éoliennes en amont prennent de la production à celles qui sont derrière

Ce qui se passe. Chaque éolienne laisse derrière elle un sillage d’air plus lent et turbulent. Les éoliennes situées derrière travaillent dans ce sillage et produisent moins, et chacune cherche pourtant à s’optimiser seule.

Ce que cela coûte. Le parc produit moins que la somme de ses machines, et les éoliennes en aval subissent plus de turbulence et de charge. La perte dépend de la direction du vent et est la plus grande dans les directions où les éoliennes sont alignées.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Que chaque éolienne tourne à son propre optimum n’est pas l’optimum du parc. L’orientation des sillages par décalages réglés à la main marche sur le papier et ne peut être vérifiée que par de longues séries de mesures.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir des données d’exploitation du parc (puissance par éolienne, vitesse et direction du vent, angles d’orientation), j’examine combien de puissance le sillage coûte et si un autre alignement des éoliennes de tête augmenterait le total. Le diagnostic à distance à prix fixe indique si l’orientation des sillages vaut la peine d’être testée sur votre parc, et ce que les vérifications demandent.

Pour aller plus loin : Commande prédictive économique

Le bridage pour le bruit et les chauves-souris coûte de la production

Ce qui se passe. Les autorisations de nombreuses éoliennes exigent un bridage la nuit, à certaines vitesses de vent et températures, pour protéger les riverains ou les chauves-souris. La règle est généralement une table fixe de vitesse de vent, d’heure et de saison.

Ce que cela coûte. On renonce à de la production chaque nuit où la règle s’applique, y compris les nuits où aucune chauve-souris ne vole et où aucun riverain n’est gêné. La règle est prudente volontairement, et la perte se répète chaque année.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Modifier la table sans preuve est un risque pour l’autorisation. Ajouter des capteurs ou des études est un coût en soi et ne dit pas à la commande quoi faire dans l’heure suivante.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir de vos relevés de bridage, des séries de vent et de température et des conditions de l’autorisation, j’examine combien de production la règle coûte et quand. Le diagnostic à distance à prix fixe indique si un bridage optimisé, qui atteint l’objectif de protection de l’autorisation avec moins de production perdue, est réalisable, et quelle preuve l’autorité demanderait.

Pour aller plus loin : Trajectoires, calendriers et plans de consigne optimaux

Le givre sur les pales est détecté tard

Ce qui se passe. Le givre se forme sur les pales et change leur forme et leur poids. L’éolienne perd de la puissance, tourne avec un balourd et peut projeter de la glace. Beaucoup d’éoliennes le détectent tard, par une courbe de puissance qui s’effondre ou par un capteur lui-même givré.

Ce que cela coûte. Des arrêts et de la production perdue, et un risque de sécurité pour les personnes proches de l’éolienne. Une éolienne qui s’arrête par suspicion s’arrête aussi les jours où elle aurait pu tourner.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Un capteur de givre dédié est une pièce de plus qui tombe en panne précisément par le temps pour lequel elle est conçue. Une règle sur la température et l’humidité arrête des éoliennes sans givre et manque celles qui en ont.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir des données d’exploitation (puissance en fonction du vent, vitesse du rotor, calage, vibrations, température), j’examine si le givre peut être distingué d’autres causes de déficit de puissance assez tôt pour agir. Le diagnostic à distance à prix fixe indique si une estimation du givre à partir de signaux que l’éolienne possède déjà est fiable sur votre site.

Pour aller plus loin : Calculer les grandeurs non mesurées pour la commande

Les défauts ne sont trouvés qu'à l'inspection

Ce qui se passe. Beaucoup de défauts d’une éolienne, comme un entraînement de calage qui s’use lentement, un capteur qui dérive ou un multiplicateur qui devient plus rugueux, sont vus à la prochaine inspection ou après l’arrêt de l’éolienne.

Ce que cela coûte. Des arrêts imprévus, une grue et une équipe appelées au dernier moment, et des dommages en cascade sur des pièces qui auraient pu être sauvées. Dans les parcs plus anciens, la surveillance est ténue.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Plus d’inspections coûtent de l’argent et manquent ce qui se passe entre elles. Les limites d’alarme sur des signaux isolés sonnent tout le temps ou seulement après le dommage.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir des journaux d’exploitation de l’éolienne (signaux, alarmes, arrêts, rapports de service), j’examine quels défauts laissent une trace dans les données avant d’arrêter la machine. Le diagnostic à distance à prix fixe indique si le diagnostic à partir des données d’exploitation, sans nouveau matériel, en trouve assez tôt pour planifier les réparations.

Pour aller plus loin : Une commande qui s’adapte à la dérive et à l’usure

Une batterie est ajoutée au parc

Ce qui se passe. Une batterie est installée au parc éolien, mais le parc et la batterie sont exploités comme deux choses séparées. La batterie suit ses propres règles de prix et le parc sa propre prévision.

Ce que cela coûte. De la valeur perdue : la batterie se charge quand le vent est déjà bridé ou se décharge quand le prix est bas, et le raccordement au réseau n’est pas pleinement utilisé.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Les règles simples (« charger sur le surplus, décharger à la pointe du soir ») ne tiennent pas compte à la fois de l’erreur de prévision, des limites du raccordement et du vieillissement de la batterie. Acheter une batterie plus grande est un remède coûteux à un problème de commande.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir des séries de production du parc, des prix, des prévisions et des conditions de raccordement, je modélise ensemble le parc et la batterie. Le diagnostic à distance à prix fixe indique ce qu’une répartition conjointe aurait rapporté par rapport à votre exploitation actuelle et si une optimisation vaut la peine d’être intégrée au régulateur.

Pour aller plus loin : Commande prédictive économique

De nouvelles éoliennes dans d'anciennes implantations

Ce qui se passe. Quand de vieilles éoliennes sont remplacées par de plus grandes (renouvellement), les nouvelles machines se tiennent souvent là où étaient les anciennes, et l’implantation avait été dessinée pour des rotors plus petits. Les sillages portent plus loin et les éoliennes voisines s’y trouvent plus souvent.

Ce que cela coûte. Les pertes par sillage rognent la production supplémentaire pour laquelle la machine plus grande a été achetée, et les charges augmentent sur les éoliennes dans le sillage. Le parc produit moins que ne le promettaient les fiches techniques.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Déplacer une éolienne est limité par les autorisations et le foncier. Faire tourner chaque nouvelle éolienne à son propre optimum, comme avant, n’exploite pas ce que l’on sait de l’implantation.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir de l’implantation prévue, des données de vent du site et, si elles existent, des données d’exploitation de l’ancien parc, je modélise les sillages et teste des stratégies de commande. Le diagnostic à distance à prix fixe indique ce qu’une optimisation de l’implantation et de la commande apporterait, et si elle doit entrer dans la planification avant que l’autorisation soit définitive.

Pour aller plus loin : Commande prédictive économique

Les éoliennes de plus de vingt ans doivent prouver leurs réserves structurelles

Ce qui se passe. Les éoliennes qui sortent du soutien à l’injection à tarif fixe après environ vingt ans ont besoin d’une évaluation de la fatigue des composants et de la stabilité structurelle avant de continuer (TÜV NORD). En même temps, les prix de marché bas rendent de nombreuses heures non rentables.

Ce que cela coûte. On renonce à de la production quand l’éolienne est arrêtée aux prix bas, et la réserve de fatigue restante est inconnue. Sans évaluation convaincante, l’exploitant risque un arrêt, même si la structure aurait pu durer plus longtemps.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Un bridage fixe jette de la production sur des éoliennes qui n’en avaient pas besoin. Une évaluation ponctuelle sur le papier dit peu des charges que chaque éolienne a subies au cours de ses propres années d’exploitation.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir des données d’exploitation de l’éolienne sur ses années, j’estime les charges subies et la réserve restante. Le diagnostic à distance à prix fixe indique si une commande réduisant les charges et un bridage lié aux prix peuvent rendre la poursuite d’exploitation rentable, et ce que les données doivent montrer. J’ai travaillé sur la commande d’éoliennes chez IAV (un bureau d’ingénierie pour l’automobile et l’énergie).

Pour aller plus loin : Une commande qui s’adapte à la dérive et à l’usure

La puissance réactive devient un marché

Ce qui se passe. Les gestionnaires de réseau doivent acheter le soutien de tension (puissance réactive) sur un marché, et les régions y sont intégrées pas à pas (50Hertz). Les parcs éoliens peuvent gagner de l’argent avec la puissance réactive au-delà de ce que demandent les règles de raccordement.

Ce que cela coûte. Le revenu n’existe que si le parc livre sur demande, dans les limites des convertisseurs et du code de réseau. Un parc qui traite la puissance réactive en accessoire laisse de l’argent sur la table, ou est pénalisé pour une promesse non tenue.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Le convertisseur de chaque éolienne a sa propre consigne de puissance réactive, et le régulateur du parc se contente généralement de répartir la demande. Cela ignore les pertes dans les câbles, les limites par convertisseur et l’interaction avec la puissance active.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir des données électriques du parc (tensions, courants, limites des convertisseurs, tracé des câbles), je modélise ce que le parc peut livrer au point de raccordement. Le diagnostic à distance à prix fixe indique si une commande et une répartition de la puissance réactive à l’échelle du parc valent la peine d’être mises en place, et ce qu’exigeraient les conditions du marché.

Pour aller plus loin : Commande prédictive économique