Il y a un an, WIND my ROOF testait la dernière version de la WindBox® à la soufflerie du Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) de Nantes. L’objectif était de valider le prototype, afin d’amorcer l’industrialisation et démarrer les premières installations en 2022.
Des essais en soufflerie en vue de l'industrialisation
Le fonctionnement de la WindBox avait déjà été validé en novembre 2019 lors de précédents essais, dans la même soufflerie du CSTB, à Nantes. La quatrième version a depuis été optimisée, avec une nouvelle géométrie favorisant l’aérodynamisme. Un effort de rationalisation du nombre de pièces et du temps de montage a également été réalisé, en vue du déploiement des modules.
Les essais en soufflerie, supervisés par Hervé Brebion et Jean-Paul Bouchet côté CSTB, et par Yanis Maacha côté WIND my ROOF, ont été constitués de trois tests.
Test 1 – Performance du module
Veine thermique
Les deux premiers jours avaient pour objectif l’évaluation de la puissance de l’éolienne en fonction des vitesses de vent. La WindBox a été placée au centre de la veine et exposée à des vents de 4 m/s à 20 m/s (soit 14,4 km/h à 72 km/h). Ces tests ont permis de qualifier les performances énergétiques de l’éolienne, validant ainsi la courbe de puissance ci-contre.
Test 1 – Performance du module
Veine thermique
Les deux premiers jours avaient pour objectif l’évaluation de la puissance de l’éolienne en fonction des vitesses de vent. La WindBox a été placée au centre de la veine et exposée à des vents de 4 m/s à 20 m/s (soit 14,4 km/h à 72 km/h). Ces tests ont permis de qualifier les performances énergétiques de l’éolienne, validant ainsi la courbe de puissance ci-contre.
Test 2 – Performance et résistance à la neige
Veine thermique
Les tests de performance ont ensuite été réalisés sous conditions climatiques extrêmes, avec des températures allant de -5°C à -15°C et avec génération de neige.
Les résultats permettent de quantifier la perte de puissance engendrée par la neige. Lorsque les pales du rotor sont recouvertes de 3 cm de neige, on enregistre par exemple une perte de puissance de 30 % pour des vents à 8 m/s (28,8 km/h). Les températures ne posent quant à elles pas de problème de fonctionnement de la turbine et n’endommagent pas le système global.
Test 2 – Performance et résistance à la neige
Veine thermique
Les tests de performance ont ensuite été réalisés sous conditions climatiques extrêmes, avec des températures allant de -5°C à -15°C et avec génération de neige.
Les résultats permettent de quantifier la perte de puissance engendrée par la neige. Lorsque les pales du rotor sont recouvertes de 3 cm de neige, on enregistre par exemple une perte de puissance de 30 % pour des vents à 8 m/s (28,8 km/h). Les températures ne posent quant à elles pas de problème de fonctionnement de la turbine et n’endommagent pas le système global.
Test 3 - Résistance aux vents extrêmes
Veine aérodynamique
Le dernier test avait pour objectif de qualifier la résistance du module éolien en cas de vents violents et de tempêtes, afin de prévenir tout risque d’arrachement et de casse. La résistance a été testée selon deux axes, le premier avec un vent frontal (0°), le deuxième avec un vent latéral (90°). Le volet de sécurité remonte à 20 m/s (72 km/h) pour stopper la production d’électricité et mettre la WindBox en sécurité.
Dans les deux cas de figure, l’objectif fixé de résistance à 50m/s (180km /h) a été atteint.
Les essais en soufflerie et l’impact de ces vents violents sur la WindBox ont mis en exergue deux axes d’amélioration avant la mise en série :
- Le système d’attache de la grille arrière ainsi qu’une pale du rotor se sont désolidarisés de leurs supports à 46 m/s (165 km/h), à cause du desserrage des boulons qui les maintenaient. Sur la version série, des rivets viennent remplacer les boulons pour une résistance optimale.
- Les pieds de fixation, soudés sur un modèle d’étanchéité de toiture ont plastifié (déformation irréversible). Sur les futures installations, un système de lest permettra de réduire les efforts dus aux vents extrêmes.
Test 3 - Résistance aux vents extrêmes
Veine aérodynamique
Le dernier test avait pour objectif de qualifier la résistance du module éolien en cas de vents violents et de tempêtes, afin de prévenir tout risque d’arrachement et de casse. La résistance a été testée selon deux axes, le premier avec un vent frontal (0°), le deuxième avec un vent latéral (90°). Le volet de sécurité remonte à 20 m/s (72 km/h) pour stopper la production d’électricité et mettre la WindBox en sécurité.
Dans les deux cas de figure, l’objectif fixé de résistance à 50m/s (180km /h) a été atteint.
Les essais en soufflerie et l’impact de ces vents violents sur la WindBox ont mis en exergue deux axes d’amélioration avant la mise en série :
- Le système d’attache de la grille arrière ainsi qu’une pale du rotor se sont désolidarisés de leurs supports à 46 m/s (165 km/h), à cause du desserrage des boulons qui les maintenaient. Sur la version série, des rivets viennent remplacer les boulons pour une résistance optimale.
- Les pieds de fixation, soudés sur un modèle d’étanchéité de toiture ont plastifié (déformation irréversible). Sur les futures installations, un système de lest permettra de réduire les efforts dus aux vents extrêmes.
Place à l’industrialisation !
Ces essais en soufflerie ont permis de valider la performance des WindBox et de qualifier leur résistance sous conditions météorologiques extrêmes. Le prototype-série validé, WIND my ROOF a attaqué le déploiement d’une version usinée avec l’aide du groupe SEGULA Technologies, à travers sa filiale SIMRA. Les équipes ont travaillé de concert pour livrer les huit premiers modules en mai 2022 !
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