Vent force M
Les trois seuls constructeurs d’aérogénérateurs de plus de cinq mégawatts sont allemands. REpower construit la plus grande de ces éoliennes.
Résumé
REpower Systems est l’un des premiers constructeurs d’aérogénérateurs en Allemagne. La société développe, commercialise sous licence et vend des turbines fiables et ultramodernes. Elle propose aussi des services professionnels comme des contrats intégraux d’entretien et de maintenance.
Sa turbine 5M est la dernière née de sa gamme d’éoliennes dans la catégorie multimégawatt. Cette nouveauté est principalement destinée aux parcs éoliens offshore.
Lorsque le plus grand aérogénérateurdu monde a été mis en service début février 2005 près de la ville côtière de Brunsbüttel, en Allemagne, le ministre allemand de l’Environnement l’a décrit comme une étape importante montrant que « l’énergie éolienne allemande occupe technologiquement le premier rang mondial ». Et d’ajouter que « l’avenir de l’énergie éolienne est offshore. »
La turbine de Brunsbüttel n’est en fait que le premier test « à sec » d’une longue série pour la version « humide » de la REpower 5M qui sera installée en haute mer, probablement en 2006, à 25 km de la côte écossaise dans 44 mètres d’eau comme le prévoit le projet Talisman DOWNVInD, appuyé par l’Union européenne.
« En Allemagne, nous sommes obligés d’installer les aérogénérateurs en haute mer », explique Bettina Linden, porte-parole de REpower. Certains Allemands sont sensibles à ce qu’ils appellent « l’aspergisation » du paysage ; l’énergie éolienne doit être cachée aux yeux du public. Bettina Linden est plus ouverte : « Nous avons choisi la mer pour plusieurs raisons, dont certaines bonnes. »
Parmi ces bonnes raisons, le fait qu’au large, le vent est bien plus performant qu’à terre. « On produit deux fois plus d’électricité à partir du même vent, explique Martin Skiba, ancien directeur du projet 5M. La surface terrestre le freine. »
L’un des problèmesde la haute mer est la distance. Voilà pourquoi REpower teste ses turbines pour les optimiser à Brunsbüttel et sur certains autres sites terrestres où elles sont facilement accessibles. Mais ce n’est pas facile d’obtenir les autorisations nécessaires, en particulier pour des géants de 5 MW capables chacun d’alimenter en électricité 4 500 foyers. REpower espère que les emplois créés dans le nord de l’Allemagne permettront de convaincre les collectivités locales et les gouvernements régionaux d’autoriser des tests chez eux.
Ursula Belker, maire de Husum où REpower a ouvert l’un de ses deux principaux sites de production, a été ravie fin février 2005 lorsque le ministre de l’Intérieur du Schleswig-Holstein est revenu sur sa décision d’interdire en janvier l’installation de trois 5M dans un parc éolien proche de l’usine de REpower. Cette décision a sauvé 300 emplois d’après elle : « Il y a de quoi se réjouir. Nous avons besoin de chacun de ces emplois et ça vaut la peine de se battre pour eux. »
L’industrie a tiré les leçonsdes erreurs commises par les premiers fabricants ayant installé en haute mer des versions étanches des turbines faites pour la terre ferme. Celles-ci étaient plus petites que la génération actuelle. Mais, en raison des coûts élevés liés à la construction de fondations dans 40 mètres d’eau et au raccordement au réseau électrique, il faut installer des aérogénérateurs de grande taille pour amortir cette mise de fonds importante.
À nouvelles dimensions, nouveaux matériaux. Les premiers rotors étaient en acier, maintenant ils sont en plastique renforcé de fibres de verre. REpower a consolidé les fibres de verre par des fibres de carbone pour donner au rotor de trois pales de 126 mètres de diamètre la résistance supplémentaire sans le poids correspondant.
La maintenance et la réparation des turbines offshore seront difficiles : la réussite d’une entreprise peut dépendre de la façon dont elle gère ces difficultés. « Le principal, c’est de fournir une haute disponibilité », indique Martin Skiba. Une éolienne en haute mer doit fonctionner avec fiabilité pendant des mois, on ne peut guère passer pour changer une pièce. La 5M a été conçue dès le départ pour un environnement inhospitalier. La protection contre la corrosion provoquée par un vent salé quasi permanent a naturellement la priorité, mais REpower a tenu compte d’autres aspects moins flagrants. Certains composants sont redondants : « Alors que sur la plupart des générateurs, l’arbre est supporté par un seul roulement (l’autre étant dans le multiplicateur), l’arbre de la 5M en a deux : un palier fixe et un palier libre », indique Martin Skiba. Ainsi, les roulements du multiplicateur n’ont qu’à supporter les charges de couple.
L’état des roulementsest contrôlé électroniquement en permanence afin de pouvoir intervenir lors des visites de maintenance planifiées pour corriger des défauts susceptibles de se présenter. La nacelle de la turbine est équipée d’une plate-forme pour hélicoptère. À l’intérieur de cette nacelle, une grue de six tonnes permet de retirer et de remplacer 95 % des pièces. Seules, les plus grandes exigeront une plate-forme autoélévatrice avec grue.
Sur terre, le rotor doit souvent être retiré et déposé pour que la nacelle puisse être abaissée. Ce n’est guère envisageable en haute mer. La 5M a donc été conçue pour que toutes les réparations aient lieu à l’intérieur de la nacelle et pour que les pièces soient hissées et déposées à travers des trappes.
REpower a injecté 12,5 millionsd’euros, dont 15 % environ de fonds publics, dans la 5M et s’est fixé comme objectif de veiller à ce que ses premiers aérogénérateurs offshore fournissent le type de fiabilité et de retours sur investissement dont l’industrie a besoin. L’entreprise a bien fait son travail de recherche, mais on ne peut pas tout faire tout seul, affirme son porte-parole Bettina Linden. « Des décisions politiques doivent être prises sur l’infrastructure, les câbles sous-marins, l’intégration de l’énergie éolienne au réseau de distribution d’électricité ; en outre, il faut résoudre les problèmes relatifs au fonctionnement et à l’entretien. Il est clair que l’augmentation de la part de l’énergie éolienne est le seul moyen de satisfaire aux objectifs fixés pour lutter contre le réchauffement planétaire. »
« Nous n’en sommes qu’au début, renchérit Martin Skiba, qui compare l’énergie éolienne à l’industrie automobile. Nous en sommes encore au stade où tout est fait main. Si on automatisait davantage la fabrication, dans 10 à 15 ans, nous pourrions être la source d’énergie la plus économique. »
REpower peut toujours assembler la 5M à la main, la production élevée et les objectifs de fiabilité de la turbine en font une innovation géante en matière d’efficacité de l’énergie éolienne.
Une taille record
SKF fournit les roulements du rotor géant de la turbine 5M. Le poids de plus de 100 tonnes du rotor soumet l’arbre à des charges énormes. Le palier libre est un roulement à rouleaux toroïdaux CARB® qui, avec un diamètre de 1 500 mm et un poids de 2 700 kilos, est le plus grand jamais fabriqué. Le palier fixe est un roulement à rotule sur rouleaux.
La taille inhabituelle de cette combinaison a obligé SKF à concevoir un nouvel appareil de chauffage par induction pour chauffer les roulements et les paliers de 8 000 kilos avant montage. SKF a également conçu un écrou en deux parties (lui aussi le plus grand jamais fabriqué) qui facilite le montage et le démontage. Le Groupe fournit le système de maintenance conditionnelle en ligne WindCon qui permettra aux prochains aérogénérateurs de contrôler certains paramètres importants (voir article dans Evolution 1.2005).
