Une hydraulienne qui prend en compte la maintenance

Un prototype de turbine sous-marine de 1 MW développé par le britannique Rotech subit actuellement ses derniers tests avant d’être déposé au fond de l’océan. Il présente la particularité d'être facilement démontable en vue de sa maintenance. D’où l’importance du bloc frein hydraulique compact Wichita qui doit empêcher l'arbre central et les aubes de tourner durant l’entretien, mais aussi la construction et l'installation. Explications.

Les turbines sous-marines ou hydroliennes constituent une solution au problème de la fourniture d’une énergie renouvelable qui soit prévisible, économique et présentant un impact visuel minimal sur l’environnement. C’est le cas de la Rotech Tidal Turbine (RTT) dont un prototype de 1 MW se trouve actuellement dans ses dernières phases de construction et produira suffisamment d’électricité pour alimenter environ 800 foyers. Le système de commande et l’équipement hydraulique ont été assemblés et testés et le générateur synchronisé avec un réseau électrique simulé. L’étape suivante est un essai à vide complet.Turbine bi-axiale à axe horizontal logée dans une tuyère Venturi, la RTT comprend une cassette centrale amovible contenant le générateur, la pompe hydraulique à cylindrée fixe en ligne, le frein de Wichita (Altra Industrial Motion Inc.) et les moteurs. Une conception qui facilite la maintenance. Afin de maximiser l’efficacité du flux à travers la turbine, le générateur d’électricité est monté à l’extérieur du tube de courant. La pompe hydraulique entraîne le générateur par l’intermédiaire de deux moteurs hydrauliques à plateau oscillant dans un système en boucle fermée. Le frein constitue un élément capital de la conception de la cassette centrale, permettant à celle-ci d’être fabriquée, manipulée et installée en toute sécurité tout en étant séparée du tube environnant et de la fixation au fond marin. Il constitue un mécanisme d’arrêt complet pour empêcher l’arbre central et les aubes de tourner durant la construction, l’installation et la maintenance. Le montage en ligne avec l’arbre impose un diamètre maximum dicté par le moteur de la pompe hydraulique. Une dimension restreinte qui exige du frein qu’il fournisse une force de freinage extrêmement élevée dans un espace limité.

Un frein entièrement dynamique

Le frein assure également une fonction d’arrêt d’urgence et doit être assez puissant pour pouvoir arrêter la turbine en quelques secondes lorsqu’elle fonctionne à pleine vitesse, et ceci, de manière répétée. Il reste actionné quand la puissance hydraulique n’est pas fournie. Il s’agit d’un frein entièrement dynamique qui assure la protection à la fois de l’installation et des personnes qui travaillent autour. Wichita a collaboré étroitement avec l’équipe d’ingénieurs de Rotech afin de créer une solution convenant à ce type d’application. Martin Graham, l’ingénieur chargé du projet déclare : « Le défi auquel nous étions confrontés était de trouver un système de freinage qui puisse supporter les rigueurs uniques de toute une durée de vie en service sous la mer. » Le produit fourni n’était pas un produit sur stock bien que basé sur une technologie Wichita existante, notamment le modèle T8000 développé pour des solutions similaires. Le modèle de base est un frein à bain d’huile extrêmement compact par rapport à sa puissance de freinage et constitue par conséquent une solution idéale pour le module RTT car il peut être monté en ligne avec l’arbre mais réduire le courant à travers la turbine, maximisant ainsi le rendement générateur de celle-ci. Grâce à des garnitures cellulosiques, combinées à un grand volume d’huile de refroidissement dans le carter, l’unité est en mesure de dissiper environ 13 mégajoules d’énergie de freinage. Le frein est capable de fournir un couple de freinage dépassant un million de Newton-mètres. Un système d’étanchéité innovant a été développé par Rotech spécialement pour cette application afin d’équilibrer la pression d’huile dans l’unité et de s’harmoniser avec la conception de la cassette qui comporte uniquement un joint dynamique sur l’ensemble de l’arbre, y compris le système de palier.