Des drones intelligents pour rendre les éoliennes beaucoup plus efficaces

La glace est un problème majeur pour les éoliennes dans les climats nordiques. Un nouveau projet de recherche met au point des drones autonomes capables de repérer automatiquement la glace sur les pales des éoliennes afin d’optimiser l’énergie et d’étendre le marché aux climats plus froids.

Un nouveau projet de recherche de l’université d’Aarhus vise à mettre au point des drones intelligents et autonomes capables de voler jusqu’à de petits et grands parcs éoliens et de scanner, détecter et signaler tout givrage sur les pales des turbines.

Le Fonds indépendant de recherche du Danemark finance le projet à hauteur de 2,8 millions de couronnes danoises. Le projet est dirigé par le professeur associé Erdal Kayacan du département de génie électrique et informatique de l’université d’Aarhus et est réalisé en collaboration avec Vestas.

« Il est très difficile de détecter la glace sur les pales des turbines car la glace est transparente. Dans ce projet, nous allons essayer plusieurs systèmes de capteurs différents intégrés aux drones. Nous allons également développer un algorithme contrôlé par l’IA qui utilise une reconnaissance d’image avancée pour voir la différence entre les pales avec et sans givre« , explique-t-il.

Le givrage des pales d’éoliennes est un problème important. Une fois que l’hiver s’installe et que les températures plus froides s’installent, l’énergie produite par les éoliennes peut être sérieusement perturbée par la formation de glace sur les pales. Le givre peut réduire jusqu’à 80 % la production annuelle d’énergie des parcs éoliens.

Le givre réduit l’efficacité aérodynamique des pales, augmente les charges et peut provoquer des vibrations mécaniques indésirables si le givre est irrégulier. Les conditions difficiles peuvent même obliger les parcs éoliens à s’arrêter et coûter des milliards à l’industrie de l’énergie éolienne.

« C’est un problème sérieux pour les parcs éoliens. Actuellement, ils chauffent les pales, mais ils le font sans discernement : ils ne peuvent pas voir exactement où le givrage se produit. Ce projet vise à identifier précisément quelles éoliennes ont du givre et où exactement sur la pale se trouve ce givre. Une fois que vous avez fait cela, vous pouvez chauffer la zone spécifique, ce qui permet de réduire la consommation d’énergie et donc d’optimiser les opérations« , explique le professeur associé.

Emre Yildiz, spécialiste de la simulation et de la stratégie chez Vestas, ajoute :  « Grâce à cette collaboration stratégique, nous voulons jeter les bases permettant d’obtenir des performances plus élevées des éoliennes, une durée de vie plus longue et une expansion du marché dans les climats plus froids.« 

En plus de réduire la consommation d’énergie en chauffant inutilement les pales des turbines, l’équipe de recherche s’attend à ce que le projet permette d’implanter des parcs éoliens plus au nord que ce qui est actuellement possible. Les énergies renouvelables étant nécessaires pour atteindre les objectifs de l’accord de Paris, il est crucial de trouver de nouveaux sites viables pour la production d’énergie verte. Et cela inclut des sites dans des climats plus froids.

« Le projet bénéficie d’une attention et d’un soutien particuliers de la part de la direction de Vestas et nous espérons qu’il conduira à d’autres recherches et développements en collaboration« , déclare Emre Yildiz.

Le projet testera des drones équipés de différents capteurs (caméras RVB, caméras thermiques, LIDAR, ultrasons, etc.) afin d’identifier la meilleure combinaison de technologies et d’algorithmes d’IA.

« Nous espérons effectuer le premier test sur une éolienne offshore l’hiver prochain, mais nous devons d’abord utiliser des calculs et des modèles pour trouver la bonne solution« , explique Erdal Kayacan, qui pense qu’un résultat positif pourrait avoir un impact significatif sur l’ensemble de l’industrie éolienne.

Le projet s’intitule « Détection de la glace à l’aide de techniques basées sur l’intelligence artificielle (DISTINCT) ». Le projet débute en janvier 2023.

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