Les spoilers de bord de fuite GFRP pour pales de rotor permettent d'augmenter l'AEP de 6 %

La start-up de l'énergie éolienne evoblade, une entreprise dérivée de l'Institut de technologie aérospatiale (IAT) de l'Université des sciences appliquées de Brême (Allemagne), a développé un becquet de bord de fuite en composite pour les pales de rotor avec l'aide de Deutsche Windtechnik. AG (Brême) et Wirtschaftsförderung Bremen. Les résultats d'une étude d'essais et d'optimisation côte à côte de l'EvoFlap confirment maintenant que l'installation du becquet peut améliorer le flux aérodynamique dans la zone du pied de pale, ce qui améliore l'efficacité et les performances du système d'éolienne.

« Les pales de rotor ont un impact significatif sur les performances techniques et économiques d'une éolienne », explique le Dr-Ing. Frank Kortenstedde, fondateur et PDG d'evoblade. « En développant et en optimisant un élément de flux rétrofitable, nous voulions obtenir une amélioration technique et économique des propriétés des systèmes existants qui tirent parti des avancées de la compréhension technique. »

L'EvoFlap peut être adapté à différents types de pales de rotor. Le type de turbine NEG Micon NM 82 avec une puissance nominale de 1,5 mégawatt (MW) et une longueur de pale de rotor de 40 mètres a été sélectionné comme système de base pour l'optimisation. Le becquet supplémentaire, composé d'une construction sandwich composite en polymère renforcé de fibres de verre (GFRP), a une longueur totale de 10 mètres, qui est divisé en sept segments pour permettre l'assemblage directement sur une pale de rotor installée.

« Il n'est pas nécessaire de retirer la lame du moyeu pour permettre l'installation d'EvoFlap, ce qui réduit la quantité de travail et les coûts », souligne Frank Kortenstedde. « De plus, la structure de la lame n'est pas endommagée par le collage des segments dessus, et l'EvoFlap s'intègre harmonieusement au design de la lame. » Pour valider la production annuelle d'énergie, la société ROMO Wind (Einsiedeln, Suisse) a été chargée d'effectuer une surveillance indépendante des performances à l'aide de la technologie d'anémomètre à rotation iSpin, qui mesure la vitesse du vent devant l'éolienne pour des données directes et non perturbées. En plus du système de test, une deuxième turbine (adjacente) du même type a été équipée de la technologie iSpin comme système de référence.

Les résultats de l'étude côte à côte, qui s'est déroulée d'août 2015 à mars 2019, ont confirmé l'augmentation de la production annuelle d'énergie (AEP), qui a été prédite à l'aide de données simulées. Des résultats récents montrent également une augmentation de 6 % de l'AEP avec une vitesse annuelle moyenne du vent de 7 mètres par seconde. En plus d'augmenter le rendement, il a été démontré que l'EvoFlap augmente également la résistance à la flexion et à la torsion de la pale de rotor, ce qui améliore la durée de vie globale de la pale.

« En fonction de la durée de vie utile de l'EvoFlap, une extension possible de 1,2 à 2,6 ans au-delà de la durée de vie maximale de 20 ans peut être atteinte », explique Frank Kortenstedde. « Un très haut niveau de transfert de technologie a été atteint. La modernisation de tels éléments de débit à grande échelle est actuellement l'exception absolue. Néanmoins, ce projet de recherche montre des effets positifs potentiels importants.

Selon evoblade et ses partenaires, EvoFlap peut théoriquement être installé sur toutes les éoliennes qui ont une conception élancée dans la zone du pied de pale. Cependant, alors que l'élément de débit convient comme solution de modernisation, il doit être adapté aux caractéristiques individuelles du type de pale correspondant.

« Même si la modernisation des éléments de flux n'est pas toujours une option et que la conception et les caractéristiques initiales des turbines dépendent des fabricants de systèmes, nous sommes toujours très heureux de participer et de soutenir des projets de recherche comme celui-ci qui examinent les technologies du futur » ajoute Matthias Brandt, directeur de Deutsche Windtechnik AG. "Les résultats vont dans la bonne direction et aident l'ensemble de l'industrie !"