Le système, baptisé GENERA, repose sur une génératrice asynchrone à double alimentation (GADA) et offre des améliorations en termes de densité de puissance, d'encombrement, d'émissions sonores et de consommation de matériaux. L'un de ses principaux atouts est l'absence d'aimants permanents et de terres rares, même pour les puissances les plus élevées.
Densité de puissance jusqu'à 700 W/kg :
La conception permet d'atteindre des densités de puissance jusqu'à 700 W/kg, soit environ 10 % de plus que la génération précédente. Parallèlement, la longueur du générateur a été réduite d'environ 25 %.
Cette réduction facilite son intégration dans la nacelle et simplifie la logistique des équipements destinés aux turbines d'une puissance supérieure à 10 MW, permettant ainsi l'utilisation de camions et de conteneurs standard pour certains projets.
Le système élimine également le besoin de ventilateurs de refroidissement externes, évitant ainsi la consommation d'énergie auxiliaire associée à ces composants. Une plus grande proportion de l'électricité produite peut ainsi être allouée à la puissance nette de la turbine.
Autre amélioration : les performances acoustiques. Les émissions sonores sont réduites de 6 dB(A) par rapport à la génération précédente, un atout particulièrement important pour les installations situées dans des zones soumises à des restrictions de bruit.
Le générateur GENERA, sans terres rares
, utilise une architecture DFIG et peut être employé dans différentes classes de puissance sans recourir à ces matériaux.
Cette caractéristique est particulièrement importante pour les éoliennes de forte puissance, où d'autres architectures de génération peuvent utiliser des aimants permanents intégrant ces matériaux.
L'extraction et le traitement des terres rares étant géographiquement concentrés dans un nombre limité de pays, cela peut engendrer des risques liés aux prix et à l'approvisionnement. L'élimination de ces matériaux réduit cette dépendance au sein de la chaîne cinématique de l'éolienne.
De plus, les enroulements du générateur peuvent être fabriqués en aluminium ou en cuivre, selon les exigences du projet. Cette flexibilité permet de prendre en compte des facteurs tels que le coût, la disponibilité des matières premières et les caractéristiques techniques requises.
Intégration de la boîte de vitesses :
Le générateur est conçu pour fonctionner avec différentes boîtes de vitesses, mais il peut également être intégré à des architectures spécifiquement optimisées pour les éoliennes de forte puissance.
L’architecture REVO, par exemple, est un concept de transmission qui atteint une densité de couple de 300 Nm/kg. Ces solutions visent à obtenir des chaînes cinématiques plus compactes ou à augmenter la puissance de sortie sans accroître proportionnellement les dimensions globales.
La coordination entre le générateur et la boîte de vitesses optimise le rapport de transmission et le rendement global du système. Elle facilite également la gestion de la puissance réactive, la compatibilité avec le réseau et l’intégration de l’éolienne au sein des parcs éoliens.
Configuration personnalisée pour chaque projet.
Les caractéristiques du générateur peuvent être configurées en fonction des besoins spécifiques de chaque installation. Les variables incluent le matériau de l'enroulement, les restrictions de bruit, ainsi que les exigences de transport et d'installation.
Cette modularité est particulièrement pertinente dans un secteur où les caractéristiques des turbines peuvent varier considérablement selon qu'elles sont destinées à des installations terrestres ou en mer, leur puissance et les conditions spécifiques du site.
Surveillance de la chaîne cinématique :
L’évolution de ces systèmes est étroitement liée à la digitalisation de la maintenance. Les capteurs de vibrations et les systèmes de surveillance permettent de superviser différents composants de la chaîne cinématique, du palier principal à la boîte de vitesses, en passant par l’accouplement et le générateur.
Les données collectées peuvent être centralisées pour analyser aussi bien les éoliennes individuelles que les ensembles complets au sein d’un parc éolien. L’analyse de ces données permet de détecter les anomalies et de planifier les interventions de maintenance avant que certaines pannes ne surviennent.
Cette approche vise à réduire les temps d’arrêt non planifiés, à optimiser les intervalles de maintenance et à accroître la disponibilité des turbines tout au long de leur cycle de vie.
Des éoliennes plus légères pour l'avenir :
réduire le poids et les dimensions des composants de la chaîne cinématique est un enjeu de plus en plus crucial avec l'augmentation de la puissance des éoliennes.
Une masse réduite permet de diminuer les contraintes structurelles sur les tours et les fondations, et facilite le transport et l'installation des équipements. Des conceptions plus compactes simplifient également l'accès aux sites présentant des contraintes logistiques importantes.
L'association d'une densité de puissance plus élevée, d'une moindre dépendance à certains matériaux critiques et de systèmes de surveillance numérique illustre l'une des grandes tendances de l'industrie éolienne : augmenter la puissance des turbines sans accroître proportionnellement la taille, la masse et la complexité de leurs composants.
