Coordinateurs du projet
Contexte
Le contexte de ce projet est le suivant :
- La durée de vie et la production des éoliennes est réduite à cause de l’environnement fortement instationnaire dans lequel elle évolue (turbulence atmosphérique, bourrasque, ouragans …) et de son fonctionnement (désalignements, passage du mat …).
- Les capteurs : les mesures sur pale ne prennent pas suffisamment en compte l’état de l’écoulement sur la surface aérodynamique (écoulement attaché/détaché, laminaire, turbulent…) qui est essentiel pour déterminer une action de contrôle.
- Les actionneurs : des actionneurs « add-on » passifs existent (Générateurs de tourbillons) mais agissent en permanence et de la même manière alors que l’écoulement amont est fortement instationnaire.
- Les souffleries aérodynamiques : les souffleries aérodynamiques prenant en compte des perturbations hydrauliques ont généralement un coût peu abordable pour une petite PME souhaitant développer des actionneurs/capteurs pour les pales.
Ruptures scientifiques et innovation
- Capteurs de pression instationnaire sans fil
- Capteurs E-penon pour la détection du décollement
- Actionneur actif au lieu de passif
- « add-on » actif encore inédit
- Pré-tests « add-on » sur pale dans une soufflerie aérodynamique avec perturbation à l’échelle intermédiaire (faible coût)
Impact technique et économique attendu
- Amélioration de l’aérodynamique des pales existante à l’aide d’un « add-on » actif (enveloppe comprenant un couple actionneurs/capteurs dynamique ajustable sur la pale).
- Première validation de l’add-on comprenant un actionneur à jet pulsé du LHEEA et un capteur « Epenon » de MerAgitée dans la soufflerie du LHEEA (échelle intermédiaire )
- Première validation de l’utilisation de mesure de pression sans fil instationnaire pouvant être intégrées dans l’add-on à l’échelle 1 en conditions dégradées, dans la soufflerie climatique du CSTB.
- Développement d’un système de perturbations aérauliques dynamique dans la soufflerie du LHEEA pour se rapprocher au plus près des conditions réalistes de l’atmosphère en amont d’un rotor.
- Des briques de l’équipement pourront être exploités à court termes pour réaliser des expertises au service des opérateurs des EMR (Capteurs de décollement de la couche limite de type E-penon, mesure de pression pariétale sans fils, soufflerie aérodynamique du LHEEA avec perturbation pour les tests de capteurs/actionneurs).
- A court terme, le système complet sera donc surtout utilisé dans le cadre des activités de recherche. Par la suite, nous souhaitons intégrer ce système dans un projet de recherche/innovation dont l’objectif sera d’en élever le TRL.
Démonstrateur
- « add-on » utilisé en boucle fermée à l’échelle intermédiaire (soufflerie aérodynamique du LHEEA)
- Capteurs de pression instationnaire sans fil à l’échelle réelle (soufflerie climatique du CSTB)
Résultats
NOUVEAU SYSTÈME DE PERTURBATION – « CHOPPER »
Système de perturbation en entrée de veine de la soufflerie du LHEEA
CAMPAGNE DE MESURES HIGH SPEED PIV
Souflerie aérodynamique du LHEEA
Champs de vitesse à partir de mesures PIV haute vitesse
CAPTEUR E-PENON
Réponse statique du capteur
Evaluation de la réponse dynamique du e-penon
JETS PULSES
Contrôle oscillation de charge aéro
Add-on réalisés par Mer Agitée
Publications et communications produites
Communications orales
- Aerodynamics optimization study on a rigid 2D wing sail in a wind tunnel. Danbon F., Voisin, D. Desjoyeaux, M. , The 5 rd High Performance Yacht Design Conference, March 9 th -11 th , Auckland, New-Zeland, 2015
- Dynamics of lift controlled wind turbine blade. Jaunet V. , Braud C., Guilmineau E. and D. Paucelle. Wind Energy Science Conference, June, DTU (Danemark), 2017
- Dynamics of a pre-stalled windturbine blade using control of circulation at the trailing-edge. Jaunet V. and Braud C. CFM, Lille, France, 2017
- Electronic TellTale (E – penon) sensor to detect flow separation on wind-turbine’s blades. Soulier A., D. Voisin, F. Danbon, C. Braud, Wind Energy Science Conference, June , DTU (Danemark), 2017
- Examples of wind-turbineoriented aerodynamic challenges, Sandrine AUBRUN, Caroline BRAUD, Boris CONAN, Benyamin SCHLIFFKE (Centrale Nantes), French American Innovation Day 2019, Boston, March 18-19
Perspectives
Ce nouvel équipement est assez polyvalent et pourra être utilisé sur différents projets de fondation de structures de production d’énergie en mer. Il vient en complément à tout un ensemble d’équipements développés, notamment pour des applications offshore, autour de la centrifugeuse géotechnique depuis 1985.
Grâce à ce dispositif, il sera sans doute possible d’explorer plus aisément le comportement des ancrages et particulièrement des ancrages mutualisés.
Retombées industrielles
- Briques du « add-on » commercialisables à la fin du projet: capteurs de pression sans fil et E-penon
- Soufflerie aérodynamique avec perturbations aérauliques disponible au LHEEA pour des tests de capteurs/actionneurs sur pale en amont de tests à échelle réélle réalisable au CSTB.
- « add-on » complet encore en R&D pour ce projet
Brevets Produits
Brevet EU N° EP2185942 -Brevet US N° 12/675 565