SKF - Wepfer

Une éolienne très terre à terre

L’engouement croissant en faveur de l’éolien pour produire de l’électricité à faible bilan carbone a conduit à l’installation d’aérogénérateurs toujours plus hauts. Une petite entreprise suisse a choisi d’aller à contre-courant : produire de l’énergie éolienne plus près du sol.

Résumé

WEPFER TECHNICS
Implantation : Andelfingen, près de Zurich, en Suisse.

Création : Hans Wepfer a fondé sa propre entreprise en 1991 (elle porte le nom de Wepfer Technics depuis 2002).

Domaines d’activité : ventes de matériel agricole, développement et fabrication d’équipements agricoles et industriels, production d’éoliennes.

Effectif : 11 salariés.

www.wepfer-technics.ch

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Pierre Rosa, Pierre.Rosa@skf.com

L’éolien est le meilleur moyen de produire de l’électricité à faible bilan carbone et la tendance est à l’augmentation de la taille des aérogénérateurs. Mais Hans Wepfer, impénitent inventeur et bricoleur suisse, a mis au point une machine, petite mais performante, qui s’intègre parfaitement parmi les maisons d’un village ou les bâtiments d’une zone industrielle.

Son entreprise, Wepfer Technics, installée à Andelfingen, près de Zurich, prospère sur son inventivité. Il a imaginé des machines pour tondre l’herbe, ramasser les fruits de l’argousier et ébarber l’intérieur et l’extérieur des tubes en une seule passe. « On vient nous voir en nous disant avoir besoin de quelque chose qui n’existe pas… encore, explique-t-il. Et nous l’inventons. » Il a déjà déposé plusieurs brevets et certains de ses produits sont distribués dans le monde entier.

L’idée de l’éolienne lui est venue de ses connaissances des hélices d’avion. Car Hans Wepfer est titulaire d’un brevet de pilote. Et il veut toujours tout savoir sur les choses dont il se sert. « Je suis 100 % mécanique », plaisante-t-il.

Au vu du besoin actuel de sources d’énergie émettant peu de CO2, il semblait logique qu’il exploite tout son savoir sur les hélices pour mettre au point une éolienne. Pour ce faire, il a dû acquérir les compétences nécessaires pour concevoir le produit, voire même fabriquer le matériel nécessaire à la production des pièces.

Ses recherches sur la question l’ont entraîné dans la direction opposée à celle qu’emprunte actuellement l’industrie éolienne. « Il faut se documenter quand on veut faire quelque chose et parfois cette quête vous entraîne vers l’inconnu. »

Alors que le reste du secteur développe des aérogénérateurs de plus en en plus hauts (certains produisent jusqu’à 7 MW avec des pales de 60 m et des mâts de 140 m), son prototype ne produit que 83 kW et ses pales de 7 m ne tournent qu’à 16 m au-dessus du sol. Dans une zone industrielle près de la ville de Schaffhausen, une rangée de trois rotors, produisant au total 250 kW et montés sur une structure porteuse, tourne au gré du vent. Cette centrale éolienne est exploitée par l’opérateur d’électricité local, EKS, qui l’a baptisée « Éolienne3 Hans » en hommage à son inventeur.

Les trois éoliennes pivotent ensemble au-dessus des bâtiments pour faire face au vent, mais elles sont si silencieuses qu’elles ne dérangent pas ceux qui travaillent. Un prototype antérieur a même été installé à titre d’essai à 30 m de la chambre à coucher de Hans Wepfer. « La nuit, je me levais pour vérifier que tout marchait bien. Je n’entendais pas un bruit. »

Son éolienne est fondée sur une conception innovante : chacune de ses six pales est plus large et plus plate que celle des éoliennes traditionnelles à trois pales. Avec six pales, la vitesse à la pointe du rotor est moitié moindre que celle d’un aérogénérateur à trois pales de même dimension. Selon l’inventeur, ce système a plusieurs avantages, l’un d’entre eux étant l’absence de nuisances sonores. À 45 décibels, le niveau sonore est celui d’une conversation feutrée.

Ce silence est l’une des raisons pour lesquelles Hans Wepfer pense qu’il sera facile d’obtenir des permis de construire. Il s’attend à ce que ses éoliennes soient installées dans des villages ou des zones industrielles où elles se fonderont dans le paysage. Elles rendront possible la décentralisation de la production d’électricité, évitant les pertes en ligne et soulageant le réseau.

Les pales sont inoffensives pour les oiseaux et les chauves-souris. D’après leur inventeur, ces animaux perçoivent les rotors comme de grands disques et ils ne s’en approchent pas. À ce jour, aucune victime due à une collision avec le prototype n’est à déplorer, mais EKS réalise néanmoins une étude comparative du nombre d’oiseaux et de chauve-souris avant et après l’installation. Il est possible qu’ils évitent désormais totalement le coin en raison de la présence de ces disques géants sur leur passage.

Le plus grand atout de cette innovation est certainement son rendement. « On peut produire de l’électricité dès que le vent souffle à la vitesse de 1,5 m/s [5,4 km/h] alors que les éoliennes classiques doivent attendre la vitesse de 3 à 3,5 m/s. En outre, pas besoin d’arrêter la centrale éolienne en cas de tempête. Il suffit d’ajuster le pitch (réglage du profil des pales) pour maintenir le niveau de production prévu. »

Le développement de la machine n’a pas été sans problèmes. Le principal revers s’est produit lorsqu’une pale est tombée du prototype et qu’il a fallu recalculer un certain nombre de paramètres. Tous les problèmes sont résolus dans la dernière version : le polymère à renfort fibre de carbone a remplacé la construction en aluminium et acier des pales, l’arbre principal a été élargi et les mécanismes de contrôle du pitch ont été révisés.

Hans Wepfer se prépare à produire son modèle en série. Le prototype a coûté relativement cher et a nécessité beaucoup de travail manuel. La production en série sera plus rationalisée et mettra moins de matériaux en œuvre. « Nous avons consommé 60 tonnes d’acier pour réaliser le prototype. Nous allons évidemment réduire cette quantité en modifiant la conception de la structure porteuse. » Certaines pièces devront être externalisées, ­Wepfer Technics n’ayant pas la capacité de production nécessaire.

L’intérêt est déjà très vif. « On nous a contactés et on est venu nous voir du monde entier, même de Chine et de Corée du Nord. Nous envisageons d’élargir notre gamme de produits. »

Les éoliennes seront disponibles par lot individuel ou de deux, trois, voire même quatre unités sur une même structure. Elles existeront en versions plus petites et plus grandes, mais Hans Wepfer estime que son innovation commence à perdre ses avantages à partir d’une certaine taille : « Ce projet est plutôt conséquent  pour la taille de l’entreprise et complètement différent de ce qu’offre le marché en ce moment. Je pense que c’est une invention marquante. »

Et il ne va pas s’arrêter là. « Cela m’a donné d’autres idées pour de nouveaux produits. Mais je ne vous dirais pas de quoi il s’agit. »

Composants essentiels
SKF fournit trois composants essentiels de la nouvelle éolienne Wepfer : l’ensemble de la construction pivote sur un roulement d’orientation SKF intégré dans une roue dentée de 2,5 m ; les arbres des pales sont équipés à chaque extrémité d’un roulement à rotule sur rouleaux et d’un palier SKF ; et le mécanisme de réglage du pitch est muni de deux roulements à billes à contact oblique.

Une éolienne Wepfer en cours de construction à l’usine d’Andelfingen, en Suisse.Téléchargez l’appli Evolution pour iPad pour voir une série de photos sur Wepfer.Les pales de l’éolienne Wepfer sont plus beaucoup plus larges et plates que celles d’une éolienne classique.Les arbres des pales sont équipés à chaque extrémité d’un roulement à rotule sur rouleaux et d’un palier SKFHans Wepfer procédant au montage d’une pale sur une éolienne.

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