Des essais de rupture sur une pale d'hydrolienne grandeur nature !

Le Laboratoire Comportement des Structures en mer, qui fait partie de l'Institut Carnot MERS, a réalisé un essai de rupture sur une pale d’hydrolienne grandeur nature, sous un poids de plus de 16 tonnes. L’objectif était de caractériser sa résistance, un enjeu important pour réduire les coûts de fabrication dans la perspective d’une industrialisation de la filière. L’expérimentation s’inscrit dans le cadre du projet de recherche RealTide qui vise à améliorer significativement la performance, la fiabilité et la disponibilité des hydroliennes.

C’est une pale de 5 m de long, ayant la forme d’une aile d’avion. Elle est solidement arrimée dans une cage métallique, conçue au Laboratoire comportement des structures en mer (LCSM) de l’Ifremer et fabriquée spécifiquement pour cet essai. La pale est boulonnée à une plaque en acier pesant plus de 6 tonnes. Objectif : la pousser à la rupture, en lui appliquant une force pouvant atteindre 60 tonnes, soit l’équivalent du poids de 60 voitures.

Cette pale en composite à fibre de carbone a été conçue par l’entreprise Sabella, PME quimpéroise spécialisée dans la production d’énergie hydrolienne. De quoi s’agit-il ? De plonger au fond de l’eau des sortes d’éoliennes utilisant la force des courants. Sabella a déjà installé et testé une hydrolienne dans le passage du Fromveur, zone de forts courants à proximité de l’île d’Ouessant.

Pourquoi tester aujourd’hui la résistance de ces pales ? Car les courants marins les soumettent à rude épreuve. Dans le Fromveur par exemple, les courants moyens appliquent une force équivalente à 10 T. Et les efforts peuvent monter au-delà de 15 T en conditions extrêmes.

Par précaution, les fabricants surdimensionnent les pales. En connaissant mieux les efforts et la réponse des matériaux, la quantité de composite pourrait être optimisée. Un enjeu important pour réduire les coûts de fabrication dans la perspective d’une industrialisation de la filière hydrolienne.

« C’est la première fois que des essais de rupture sont menés sur ce type de pale. Ces tests grandeur nature sont essentiels pour valider les outils de calcul numérique et d’optimisation. On peut ensuite réduire le dimensionnement ou modifier les matériaux utilisés, grâce aux modèles numériques » Peter Davies, chercheur au LCSM à l’Ifremer.

Tordue, étirée, comprimée, cette pale est truffée de capteurs. Elle est par exemple traversée par des fibres optiques, implantées pendant la fabrication, qui permettent de mesurer les déformations sur des centaines de points avec une haute précision. Des capteurs acoustiques détectent les moindres craquements du matériau.

Les essais débutés en décembre se sont conclus le 14 janvier. Suite à une vingtaine de séries d’essais, l’aile a cassé sous un poids de plus de 16 tonnes. « Notre système expérimental a fait ses preuves, se réjouit Peter Davies. L’analyse des enregistrements des capteurs et des films vidéo a permis de comprendre la séquence d’endommagement menant à la rupture. » Une 2^e série de tests est prévue au printemps, avec une conception de pale améliorée pour monter en charge.