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Des géants aériens bien ancrés au sol

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Elles atteignent une taille de 200 m et une circonférence de 130 m et peuvent alimenter en électricité plus de 5 000 foyers... Ce sont les éoliennes. Sources d'énergie propre et renouvelable, les éoliennes exploitent uniquement la puissance du vent.

Le réchauffement climatique et les catastrophes qu'il entraîne (violentes tempêtes, inondations, etc.) ont finalement convaincu les différents gouvernements d'adopter des mesures de réduction des émissions nocives de CO2. Pour cela, le volume de pétrole et de charbon brûlé pour générer de l'énergie doit être réduit et remplacé par d'autres sources. L'avenir réside dans les sources renouvelables, telles que l'énergie hydroélectrique, l'énergie solaire, la biomasse et l'énergie éolienne. L'énergie utilisable du vent pourrait suffire à couvrir 50 fois les besoins en énergie de la planète.

Satisfaire la soif d'énergie de la Chine

On accède à l'Empire du Milieu par des régions extrêmement favorables au vent : de vastes plaines au nord et à l'ouest, et des milliers de kilomètres de côte à l'est et au sud. Actuellement principal exportateur de la planète, la Chine a une soif monstrueuse d'énergie, qui pourrait être étanchée par l'utilisation généralisée de l'énergie éolienne propre. Le gouvernement chinois en a convenu et a accordé de généreuses subventions afin que cette industrie soit en ordre de marche le plus rapidement possible.

Des éoliennes sont donc en cours d'installation sur terre et offshore. Les priorités sont la solidité et la fiabilité, car l'accès aux systèmes offshore ne peut se faire que par hélicoptère, et uniquement quand la météo le veut bien. La forte concentration de sel dans l'air près de la côte pose également un problème pour les composants. Les différences importantes de température inhérentes aux climats continentaux (jusqu'à +50°C en été et -40°C en hiver) et les vibrations causées par la rotation constante des pales ajoutent aux conditions difficiles. Les éoliennes sont conçues pour fonctionner pendant plus de 20 ans, ce qui signifie que les composants d'automatisation doivent eux aussi savoir supporter les conditions difficiles.

Le système X20 de B&R : la résistance aux conditions extrêmes

Le système X20 s'est avéré parfaitement adapté à ces conditions au cours d'un essai réalisé pour l'industrie de l'aviation mais applicable à l'environnement des éoliennes. Conçu pour déterminer les limites de l'appareil en le soumettant à des cycles de changements extrêmes de températures tout en étant confronté à des vibrations constantes, cet essai a permis de tirer des conclusions quant aux réserves existantes et à la durée de vie estimée du produit. D'après les déclarations du responsable de l'agence de test externe, le X20 dépasse largement les limites des produits d'autres fabricants mis sur le marché.

Ces excellents résultats, combinés à la disponibilité d'un grand nombre de modules pouvant être utilisés pour une multitude de tâches différentes, en font le système idéal pour les éoliennes. Un module X20 spécial peut mesurer et surveiller des paramètres clés tels que la tension, la fréquence et la mise en phase de l'énergie, tout en calculant le volume d'énergie généré par l'éolienne. Un module réseau de transfert optique de données établit la connexion entre les modules X20 à la base de l'éolienne et au niveau de l'enveloppe en haut de la tour.

La technologie openSAFETY autorise de nouvelles stratégies de sécurité et rend le système plus commode

La vitesse excessive du rotor est la plus grande source de danger pour une éolienne, car elle peut entraîner la rupture des pales et l'éjection de certaines parties. Avec un poids de plusieurs tonnes par pale et une vitesse maximale nominale de 300 km/h, l'oscillation des composants pourrait causer des dommages dévastateurs. C'est pourquoi la technologie de sécurité utilisée dans les éoliennes joue un rôle si important. La technologie de sécurité intégrée basée sur openSAFETY utilise l'intégration parfaite du système X20 pour éliminer les doubles câblages et proposer des fonctions complètes de diagnostic. En même temps, des stratégies et concepts entièrement nouveaux peuvent être mis en œuvre avec un niveau maximal de sécurité et de commodité.

Le cerveau d'une éolienne est le logiciel d'application contrôlant les pales géantes. De nombreuses sociétés reconnues de conception et d'ingénierie proposent des solutions logicielles de contrôle du système, en sus de la conception des aspects mécaniques et électriques des éoliennes. Le système B&R est ouvert, ce qui permet une intégration rapide et efficace. La plateforme logicielle personnalisable de B&R est une autre possibilité. Les ajustements à l'éolienne concernée s'effectuent sur site. Les fabricants d'éoliennes expérimentés sont capables de développer eux-mêmes l'intégralité de l'automate du système.

Délais de mise en service réduits avec la génération de code automatique

Des algorithmes intelligents de régulation en boucle fermée maximisent le rendement énergétique et réduisent la charge sur les composants du système. Pour simuler les aspects physiques de l'éolienne, des modèles mathématiques permettent de tester le logiciel d'application en laboratoire, ce qui réduit les délais de mise en service. Des algorithmes et modèles extrêmement complexes sont normalement développés à l'aide d'outils de simulation et doivent donc être compilés correctement pour l'architecture d'automatisation. Une méthode particulièrement efficace et élégante est la génération de code automatique : par exemple, les algorithmes et les modèles développés avec MATLAB® et Simulink® peuvent être compilés automatiquement et en un clic en tant que code de programmation grâce au logiciel Automation Studio Target for Simulink®. Les algorithmes et modèles compilés sont immédiatement disponibles dans l'environnement de programmation Automation Studio.

Même après la mise en service, les fonctions de diagnostic à distance des systèmes B&R simplifient l'accès à tous les paramètres et données importants pour chaque éolienne. En conséquence, les intervalles de maintenance peuvent être mieux planifiés et l'entretien peut être programmé de manière bien plus efficace.

La mise en service de différents systèmes démontre une fois de plus les capacités des outils de développement et les possibilités infinies de diagnostic. Des solutions matérielles élégantes et raffinées autorisent la création de nouvelles stratégies et une amélioration du fonctionnement tout en réduisant les coûts. La haute qualité et la grande disponibilité des produits B&R garantit aux clients des conditions idéales pour tout le cycle de vie du produit.

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