BLEEPID | Vers une amélioration de la fiabilité et une réduction des coûts de l'éolien en mer par la prédiction de l'érosion du bord des pales et l'inspection par drone

L'érosion du bord d'attaque des pales d'éoliennes offshore a un impact considérable sur les coûts de maintenance et de la production d'énergie opérationnelle et conduit à des microplastiques indésirables dans l'environnement. Nous développerons des techniques fondamentales de capture d'images et de caméras, combinées à une analyse quantitative de l'usure à partir d'essais expérimentaux d'érosion et à une modélisation multiphysique combinant l'impact CFD-FSI et la modélisation de la fatigue de la subsurface. Ces avancées permettront des inspections précises par drone des pales d'éoliennes offshore, et optimiseront ainsi la planification de la maintenance et prolongeront la durée de vie des pales. 

Contexte

D'ici 2030, la production annuelle d'électricité verte par l'énergie éolienne devrait atteindre 25 TWh, couvrant ainsi 25 à 30% de la demande d'électricité belge. L'érosion du bord d'attaque (LEE) est un mécanisme d'usure érosive grave qui implique un enlèvement progressif de matière sur les bords d'attaque des pales dû à la fatigue de la subsurface. L'impact répété à grande vitesse des gouttelettes d'eau induit de graves ondes de choc de pression dans le matériau de la pale, entraînant la formation, la propagation et la coalescence de fissures, et en fin de compte la perte de matériau, la formation de piqûres, la délamination et la désintégration de l'intégrité structurelle. Bien que les éoliennes soient conçues et construites pour une durée de vie opérationnelle de 25 ans à la capacité énergétique maximale, la génération actuelle nécessite souvent une maintenance importante au bout de 5 à 10 ans en raison d'une forte érosion du bord d'attaque et d'une baisse de la production d'énergie.
Aujourd'hui, l'inspection des pales d'éoliennes est principalement effectuée manuellement par du personnel sur site. Les inspections par drone reposant sur des techniques de caméra haute résolution gagnent du terrain. Elles peuvent apporter de précieuses données pour appuyer les décisions coûteuses concernant l'entretien et la réparation. Il y a beaucoup à gagner, car l'impact de l'érosion du bord d'attaque n'est pas négligeable pour les parcs éoliens belges : 1) impact considérable sur l'exploitation et la maintenance, 2) perte de production d'énergie due à la modification des coefficients de traînée et de portance et 3) pollution marine due aux pertes de microplastiques et de matériaux polymères.  

Objectif, approche et résultats

Le projet vise à améliorer la planification de la maintenance et le contrôle du fonctionnement des parcs éoliens offshore en utilisant des drones équipés de caméras pour inspecter à distance l'état des pales et effectuer des mesures quantitatives précises de l'usure érosive à l'aide d'images précises combinées à une caractérisation fondamentale de l'usure à l'aide d'expériences et de la modélisation. 
Quatre objectifs ont été identifiés qui contribuent à l'atténuation de l'érosion du bord d'attaque : 

1. Mettre au point des méthodes de capture et d'analyse des images pour une inspection de haute précision de l'érosion du bord d'attaque par drone. 
2. Contribuer à la mise au point d'outils de maintenance prédictive fiables, en formulant des modèles adéquats, basés sur les données et la physique, pour la description et la prédiction de l'évolution de l'érosion du bord d'attaque en fonction de l'état actuel de la pale et des paramètres de précipitations. 
3. Fournir des indications détaillées sur l'interaction de l'impact des gouttelettes de liquide sur des protections représentatives du bord d'attaque en utilisant des expériences contrôlées et une modélisation multiphysique, dans le but d'améliorer ces matériaux à l'avenir ou de fournir aux propriétaires de parcs éoliens des spécifications minimales pour la protection du bord d'attaque. 
4. Élaborer un cadre et un modèle pour évaluer l'impact socio-économique des nouveaux modèles de détection et de prédiction de l'érosion du bord d'attaque en termes de coût actualisé de l'énergie et d'empreinte carbone. Simuler l'impact socio-économique de ces nouveaux modèles sur la zone de développement du parc éolien offshore Princess Elisabeth. 

Dans le cadre du projet, Sirris élabore un cadre et un modèle pour évaluer l'impact socio-économique des nouveaux modèles de détection et de prédiction de l'usure du bord d'attaque en termes de coût actualisé de l'énergie et d'empreinte carbone. L'impact socio-économique de ces nouveaux modèles sera simulé sur la zone de développement du parc éolien offshore Princess Elisabeth.

Financement

• Cadre de financement: ETF fonds de transition énergétique