PUBLICATIONS ET NOTES TECHNIQUES
Maintenance préventive des éoliennes, usages et bénéfices des données sur la foudre
Cette étude a été présentée lors du Technology Workshop de WindEurope Dublin.
Résumé
La foudre et les orages représentent un risque important pour le secteur de l’énergie éolienne. L’année dernière, aux États-Unis, les dommages causés par la foudre ont coûté plus de 100 millions de dollars au secteur de l’énergie éolienne et ont représenté 60 % des pertes de pales.
Les dommages – visibles et invisibles – causés par la foudre à la suite d’un orage sont multiples.
Ils peuvent être matériels et économiques : structurels, mécaniques, électriques – avec la destruction directe ou le vieillissement prématuré des pales, nacelles, mâts, composants de protection contre la foudre – ainsi que la perte ou l’arrêt temporaire de la production.
L’inspection des éoliennes en cas d’orage devient donc essentielle pour les exploitants et est recommandée par des normes telles que l’IEC 62305-3 ou IEC 61400-24.
La décision de procéder à un contrôle peut difficilement être prise sans un système de surveillance de l’activité orageuse.
Se fier à l’occurrence d’un orage dans une zone, typiquement 20 km, correspondant approximativement à la zone autour d’un parc éolien où il peut être visible, ne serait pas pertinent et coûteux, car seul un orage sur 5 ou même 10 génère de la foudre sur un parc éolien. Dans ce cas, il est plus logique d’installer des compteurs de foudre sur chaque éolienne d’un parc éolien : un choix coûteux, cependant, qui explique probablement pourquoi il n’a pas été systématisé, contrairement aux systèmes de protection contre la foudre (LPS) qui sont installés sur chaque éolienne.
L’utilisation des données du système de localisation de la foudre (LLS) est également une alternative pour déclencher des contrôles ciblés ou les éviter et ne nécessite aucune installation d’équipement sur chaque éolienne. Certains LLS peuvent dépasser une efficacité de détection nuage-sol (CG) supérieure à 97 %, avec une précision de localisation médiane de 100 mètres, ce qui rend l’information utilisable pour décider de déclencher ou non un contrôle.
Néanmoins, et malgré l’amélioration des performances au cours des dernières années, les informations ne permettent pas systématiquement de déterminer quelle turbine a été affectée et peuvent nécessiter la vérification de plusieurs turbines dans le parc. De plus, il est parfois nécessaire d’analyser et d’interpréter les données, car la localisation d’un CG par rapport à une éolienne n’est pas le seul critère à prendre en compte. Par exemple, l’intensité d’un GC peut être un critère plus pertinent que sa distance la plus proche d’une turbine lorsqu’il s’agit de décider s’il faut déclencher un contrôle.
L’analyse de 10 cas récents de dommages causés par la foudre à des éoliennes constitue un premier pas vers l’utilisation de critères combinés pour déterminer les choix les plus pertinents. En utilisant à la fois des critères de mesure de précision matérialisés par une ellipse d’incertitude, la distance et le courant de crête CG, mais aussi l’occurrence d’intra-nuages qui peuvent, dans le domaine spécifique des turbines, être le marqueur d’un foudroiement ascendant, l’idée est d’améliorer le diagnostic pour conclure encore plus efficacement au déclenchement de la vérification.
Les résultats de cette étude ont été présentés lors du Technology Workshop de WindEurope, à Dublin (2024).
