Bladetips Energy - Grenoble INP
La quasi totalité de l’énergie produite par une éolienne classique est captée à travers la surface que balaye le dernier 1/3 des pâles (Fig 1).
Le mât et la partie centrale du rotor sont à l’origine des deux tiers du coût d’une éolienne, mais ne servent qu’à permettre aux extrémités de pâles de balayer la surface à travers laquelle l’énergie est captée. Bladetips energy propose une solution pour permettre aux bouts de pâle de balayer la même surface, sans utiliser de mât, ni de partie centrale du rotor. A puissance égale, ceci permet de réduire de ~80% la quantité de matériaux nécessaires à la construction de l’éolienne et de réduire de ~60 % le coût de l’éolienne par rapport aux technologies classiques. Description synthétique Le produit que nous développons est le générateur éolien Bladetips (Fig 1). Il se compose de trois parties principales : - Le rotor volant (1) capte l’énergie du vent, comme le rotor d’une éolienne. Il se compose de trois pâles reliées entre elles par un système de câbles, dont la longueur varie en vol. Un système embarqué permet de contrôler l’orientation de ses pâles (le pitch) et la trajectoire du rotor. Sous l’effet du vent, le rotor volant génère une force de traction, qui est utilisée pour générer l’énergie. - Le câble principal (2) fait la liaison entre la partie volante et la base. Il sert à transmettre à la base la traction générée par le rotor. - La base (3) se compose de la structure flottante et du générateur. Le câble principal est enroulé autour d’une bobine qui est fixée à l’axe du générateur. Pour produire l’énergie, la traction générée par le rotor volant est utilisée pour dérouler la bobine, ce qui entraine le générateur et produit de l’électricité (Fig 2).
Une fois que la partie volante a atteint son altitude maximale (300m), le pitch des pâles est réduit par le système de commande, ce qui diminue la force de traction. La partie volante est ramenée à son altitude initiale en rembobinant le câble. L’énergie consommée pour ramener la partie volante à sa position initiale est de ~10 % de l’énergie produite. Notre système est équipé d’un système de propulsion, ce qui lui permet de rester en vol, de décoller et d’atterrir sur sa base, avec ou sans vent. Le système de contrôle des pâles permet de contrôler sa trajectoire et d’atteindre la position et l’altitude désirée. Son système de contrôle de la longueur des câbles lui permet de réduire le diamètre du rotor pour atterrir/décoller de la base. En vol, il permet d’augmenter le diamètre du rotor pour que les pâles balayent une surface plus importante et maximiser la production d’énergie. Implémentation sur base flottante Les forces générées par les rotors des éoliennes classiques génèrent de très forts couples qui tendent à déstabiliser leur base (Fig 3) : une éolienne pesant 200 tonnes nécessite une base pesant 1200 tonnes, et des systèmes complexes de transferts de ballast entre les flotteurs.
Le rotor de notre système génère une force dirigée vers le centre de gravité de la base (Fig 3). Par conséquent, elle ne génère pas de couple déstabilisant la base, ce qui nous permet d’utiliser des bases flottantes plus simples, plus légères et plus économiques. Les pâles d’un générateur Bladetips de 2MW sont transportables dans un conteneur standard de 48 pieds. Ce système ne génère pas de tangage de la base flottante et permet d’utiliser des bases flottantes plus simples, économiques. Plusieurs prototypes ont validé plusieurs jalons du projet de façon indépendantes : le décollage, la génération d’énergie, le vol en mode automatique, sont des étapes qui ont été validées séparément. Le projet a gagné le prix spécial du jury du concours EDF énergie intelligente en Décembre 2015. Voici la décomposition des couts du prototype complet à l’échelle 1/3 prévue pour fin 2016 :
- Electronique embarquée : 7 000 €
- Actioneurs : 11 000 €
- Systèmes de contrôle : 7 000 €
- Structure volante : 15 000 €
- Génératrice / Electronique de puissance : 7 000 €
