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DE NOUVEAUX CAPTEURS FACILITENT LE DÉVELOPPEMENT DES HYDROLIENNES

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Les capteurs de couple sans contact de Sensor Technology jouent un rôle clé dans le développement de turbines marémotrices à l'échelle commerciale

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Les capteurs de couple sans contact de Sensor Technology jouent un rôle clé dans le développement de turbines marémotrices à l'échelle commerciale produites par la société irlandaise OpenHydro. L'entreprise utilise ces nouveaux capteurs, qui reposent sur la technologie des ondes acoustiques de surface (SAW), pour mesurer avec précision la vitesse de rotation et les forces de frottement dans un simulateur des roulements de la turbine, ce qui lui permet d'optimiser les performances et la fiabilité de ses produits innovants.

OpenHydro est une entreprise technologique qui conçoit et fabrique des turbines marines pour produire de l'énergie renouvelable à partir de la mer

turbines marines pour produire de l'énergie renouvelable à partir des courants de marée. La vision de l'entreprise est de déployer des fermes de turbines marémotrices sous les océans du monde, où elles produiront de l'électricité de manière fiable et sans coût pour l'environnement. Cette méthode de production d'électricité présente de nombreux avantages.

Comme les turbines sont immergées, elles sont invisibles et ne produisent aucun bruit

bruit. Et comme elles sont immergées à une profondeur considérable, elles ne présentent aucun danger pour la navigation. Mais l'avantage le plus important est sans doute que les marées sont totalement prévisibles, ce qui signifie que la production d'énergie des turbines est également prévisible. Il n'y a pas de grandes variations saisonnières ni de dépendance aux caprices de la météo, comme c'est le cas avec de nombreuses autres sources d'énergie renouvelables.

Cependant, la récolte fiable et efficace de l'énergie des marées nécessite l'utilisation d'une nouvelle technologie et, dans le cas d'OpenHydro, cela prend la forme de turbines à centre ouvert qui peuvent être déployées directement sur le fond marin. Il est clair que l'installation dans un endroit aussi inaccessible fait de la fiabilité une considération primordiale dans la conception et la construction des turbines. Pour cette raison, OpenHydro évalue soigneusement et de manière exhaustive les performances de tous les composants utilisés dans ses turbines.

Pour les roulements, cette évaluation implique l'utilisation d'un simulateur qui permet aux ingénieurs de l'entreprise de déterminer comment les forces de frottement dans les roulements varient en fonction des charges et des vitesses de rotation. Au cœur du fonctionnement de ce simulateur se trouve la mesure du couple dans un arbre du moteur qui entraîne le roulement testé. Avec les capteurs conventionnels, il est difficile d'effectuer ce type de mesure de couple avec précision et fiabilité, mais OpenHydro a trouvé que le capteur TorqSense RWT420 de Sensor Technology offrait une solution idéale.

Comme tous les capteurs TorqSense, les unités RWT420 dépendent pour leur fonctionnement de transducteurs à ondes acoustiques de surface (SAW). Ces transducteurs sont constitués de deux électrodes métalliques fines, en forme de "doigts" imbriqués, sur un substrat piézoélectrique tel que le quartz.

Lorsqu'un signal RF de la bonne fréquence est appliqué au transducteur, des ondes acoustiques de surface se forment et le transducteur se comporte comme un circuit résonnant.

Cependant, si le substrat est déformé, la fréquence de résonance change. Lorsque le transducteur est fixé à un arbre d'entraînement, la déformation du substrat et donc le changement de la fréquence de résonance seront liés au couple appliqué à l'arbre. En d'autres termes, le transducteur fonctionne comme une jauge de contrainte dépendant de la fréquence.

Comme les transducteurs fonctionnent à des fréquences radio, il est facile de leur coupler des signaux sans fil. Les capteurs TorqSense peuvent donc être utilisés sur des arbres rotatifs et fournir des données en continu sans avoir recours aux balais et aux bagues collectrices, peu fiables et peu pratiques, que l'on trouve souvent dans les systèmes de mesure de couple traditionnels.

"Nous avons choisi le RWT420 en raison de son fonctionnement sans fil pratique et parce qu'il était facile pour nous de le fixer en ligne avec un arbre existant dans notre installation expérimentale", a déclaré Kevin Harnett, ingénieur mécanique chez OpenHydro. "De plus, ce modèle de capteur possède une électronique intégrée et une sortie série, ce qui signifie que nous pouvons le relier directement à un ordinateur portable dans notre laboratoire d'essai. C'est un dispositif très simple et très pratique."

OpenHydro utilise le capteur RWT420 en conjonction avec le logiciel TorqView de Sensor Technology. Celui-ci offre un choix de cadrans, de barres numériques et de graphiques pour l'affichage du couple, du régime, de la température et de la puissance. Il offre également des fonctions de traçage en temps réel et d'enregistrement des données, et peut produire des résultats stockés sous forme de fichiers compatibles avec Matlab et Excel.

"Nous avons trouvé le capteur et le logiciel très faciles à utiliser", a déclaré Kevin Harnett, "et le capteur a prouvé qu'il était capable de résister aux conditions de fonctionnement difficiles de notre laboratoire. Nous avons également bénéficié d'une excellente assistance technique de la part de Sensor Technology, ce qui nous a été très utile car nous n'avions jamais travaillé avec des capteurs de ce type auparavant. Dans l'ensemble, nous sommes très satisfaits du produit et du service que nous avons reçu, et le capteur fournit des données précieuses pour notre travail de développement."

La preuve que ce travail de développement porte ses fruits a été amplement fournie fin 2009, lorsqu'OpenHydro a déployé la première turbine marémotrice à l'échelle commerciale dans la baie de Fundy, au Canada, pour le compte de son client, Nova Scotia Power

Cette unité de 1 MW est arrivée sur le site le 11 novembre et était opérationnelle, tournant avec les marées, collectant des données et produisant de l'énergie le 17 novembre.