Qu’est-ce que le désalignement de direction?

Qu’est-ce que le désalignement en lacet d’une éolienne?

On parle d'erreur d'orientation lorsque l'axe du rotor et les pales d'une turbine éolienne ne font pas face directement à la direction du vent dominant. Pour une efficacité optimale, l'axe de rotation d'une turbine éolienne doit être exactement perpendiculaire au flux d'air. Cette configuration permet à la turbine éolienne de capter la puissance maximale disponible dans le flux d'air en mouvement. 

La plupart des éoliennes présentent un certain degré de désalignement de lacet, ce qui se traduit par une production d’énergie inférieure. Un désalignement de huit degrés peut réduire la production annuelle d’énergie (PEA) d’une éolienne d’environ 2 %. Le désalignement de la direction peut également entraîner une tension et une usure inutiles des systèmes mécaniques de l’éolienne, réduisant ainsi sa durée de vie.

Quelles sont les causes du désalignement de direction?

De nombreux facteurs peuvent être à l’origine d’un désalignement de direction. L’un d’entre eux est un coefficient d’étalonnage imprécis de la girouette et du système de positionnement en lacet. Il s’agit généralement d’un problème mécanique dû à l’usure du système de lacet.

Un autre facteur courant est la détection imprécise de la direction du vent. Cela peut se produire lorsque les anémomètres de la nacelle rencontrent des turbulences provoquées par la rotation des pales de l’éolienne.

Enfin, des réglages défectueux du système de contrôle-commande, qui déterminent quand et comment l’éolienne doit être mise en lacet, peuvent contribuer à un désalignement. Bon nombre de ces facteurs sont liés au vieillissement des systèmes.

Comment détecter un désalignement de direction?

Le désalignement de direction est généralement détecté par l’une des deux méthodes suivantes. La première consiste à monter un système LiDAR sur l’éolienne. Ce dispositif permet de mesurer avec exactitude la vélocité et l'orientation du flux d'air avant que celui-ci ne soit perturbé par le mouvement rotatif des pales de l'éolienne. Toutefois, cette approche peut s’avérer coûteuse en présence d’un grand parc éolien. 

Une autre méthode consiste à utiliser un anémomètre indépendant sur une tour située à proximité de l’éolienne visée, puis à comparer les lectures avec le capteur de l’appareil. 

Ces deux méthodes prennent du temps et ne fournissent que des données de référence. C’est pourquoi la nécessité de détecter le désalignement en lacet est souvent remplacée par des algorithmes de contrôle avancés qui trouvent automatiquement la position de lacet correcte pour produire toute l’électricité nécessaire.

Comment corriger le désalignement de direction?

Les modifications apportées au système de contrôle-commande des turbines modernes utilisent une logique de contrôle avancée pour atténuer les performances sous-optimales des turbines créées par le désalignement. Les programmes de pilotage des mécanismes d'orientation à calibration autonome identifient les écarts d'alignement en lacet et ajustent en permanence la position de la nacelle, garantissant ainsi que la turbine éolienne opère à son rendement maximal.

Dans le cadre de la modernisation standard des systèmes de gestion des turbines éoliennes, Emerson intègre un programme de pilotage pour les mécanismes d'orientation à calibration automatique. Il ne nécessite aucun capteur supplémentaire. Le programme, basé sur des techniques d'apprentissage automatique, requiert habituellement une courte phase d'auto-calibration d'environ quatorze jours suite à sa mise en service. En cas de dérive du calibrage des pales ou du système d'orientation, ou si une calibration plus poussée s'avère nécessaire, le programme s'ajustera de lui-même et effectuera les corrections requises automatiquement.

Cette technologie permet d'obtenir une turbine éolienne dont l'axe de rotation est constamment aligné de manière optimale, maximisant ainsi le rendement énergétique du système de conversion éolien. Les modifications apportées par Emerson peuvent prolonger la durée de vie des éoliennes et permettent généralement d’augmenter la production annuelle de 3 à 5 %, ce qui se traduit par un retour sur investissement en moins d’un an. Rendez-vous sur notre page Modifications des éoliennes pour en savoir plus.