Comment réduire les mises en sécurité d’éoliennes causées par les rafales de vent et les intempéries ?
Il n’est pas rare que les rafales excèdent la limite de fonctionnement d’une éolienne. Dans de telles situations, la solution OEM pour certaines éoliennes est la mise en sécurité de l’unité. Cela entraîne une perte de génération jusqu’à la réinitialisation des turbines, ce qui ajoute à l’usure de la machine. Toutefois, des algorithmes sophistiqués de contrôle des éoliennes peuvent atténuer les effets des rafales de vent et de turbulences intempestives, et ainsi réduire les mises en sécurité.
Un contrôleur de base du générateur d’éolien (WTG) muni d’une simple logique de contrôle permettra de gérer les rafales soudaines en modifiant immédiatement le pas de la lame pour réduire le couple de serrage sur le boîtier d’engrenages/générateur, principalement sur un tableau. Pour éviter toute réponse excessive et toute mise en sécurité, la réaction doit être proportionnelle aux variables environnementales. Ceci est particulièrement difficile, en raison de l’inertie des pales en rotation et du temps de réponse important en cas de rafale soudaine, ainsi que d’autres variables qui entraînent une réponse de contrôle inexacte.
Une meilleure approche consiste à utiliser une logique de contrôle des vents adaptative et avancée, qui gère les rafales et les turbulences à l’aide d’algorithmes logiques spécifiques pour compenser un large éventail de facteurs environnementaux. Il y a trois niveaux de réponse aux rafales/vitesses de vent excessives.
- Le niveau supérieur est la protection contre la survitesse. Bien que ce soit le scénario le moins souhaitable, le meilleur choix peut consister à protéger les éoliennes soumises à des vitesses de vent élevées. Une approche de la protection contre la survitesse consiste à prédire la vitesse du rotor avec quelques secondes d’avance. Cela permet de réagir de manière plus précoce au mouvement du pas pour réduire la fatigue sur les composants de rotation.
- Le niveau suivant est plus actif, puisqu’il inclut des méthodes et des calculs de contrôle avancé pour améliorer la réponse du contrôleur aux rafales. Plus qu’une simple réaction à la vitesse des vents, cette approche transmet la vitesse ajustée du vent dans un estimateur de turbulence et un accéléromètre de nacelle pour calculer, avec d’autres entrées, une limite de poussée qui déterminera le point de consigne du pas. Cette technologie est particulièrement utile pour les turbines soumises aux turbulences.
Pour finir, si les conditions de rafales sont excessives, un calcul de réduction sur les turbulences détermine le système du pas. Cela garantit un fonctionnement plus sûr et permet d’éviter les mises en sécurité, tout en maintenant la production d’énergie à un point de consigne réduit. - Le niveau final est une réponse automatisée aux mises en sécurité. Dans le système SCADA, la logique conditionnelle peut être introduite de sorte que, en cas de mise en sécurité, la logique réagit comme le ferait un opérateur humain. Elle vérifie les conditions de défaillance, la temporisation et l’état global de l’unité pour réinitialiser la mise en sécurité et redémarrer l’unité. Cela correspond à ce qu’un opérateur ferait, mais c’est réalisé en une fraction de seconde. La génération est restaurée plus rapidement, en particulier dans les grands parcs éoliens. Les systèmes utilisant la logique ouverte permettent de modifier les paramètres pour s’adapter aux nouvelles idées ou aux conditions changeantes.
Emerson a plus de 30 ans d’expérience dans la conception de services de régulation et propose des modifications d’éoliennes adaptées à de nombreuses conditions environnementales, permettant de réduire les mises en sécurité et d’optimiser la production annuelle d’énergie (AEP) des parcs éoliens.
