entretien avec

Dr. Arndt Schweigert

Chef de la gestion de l'industrie, production d'énergie, Groupe Schaeffler IndustrieHerzogenaurach,

"Les technologies de l'énergie marine sont à jour aujourd'hui, tout comme l'énergie éolienne avant 25 il y a quelques années."

Le groupe Schaeffler reste un secteur relativement petit mais très fin et surtout intéressant. Alors que l’énergie éolienne en est encore à ses balbutiements, on se sent relocalisé il y a plusieurs décennies dans des secteurs particuliers de l’énergie hydroélectrique. En plus de la technologie établie, il existe de nombreuses technologies, projets et prototypes prometteurs, dont certains se cristalliseront à l’avenir. éclaireur du développement a parlé à dr. Arndt Schweigert sur les défis que les énergies renouvelables posent au groupe Schaeffler.

La première question:

développement scout: Il existe de nombreuses technologies pour générer de l'énergie à partir de l'hydroélectricité. Quels sont les plus importants?

Dr. Schweigert: En principe, l'hydroélectricité offre l'avantage d'une alimentation en énergie très flexible et, avec une part d'environ 15% dans la production d'énergie mondiale, est hautement prioritaire. Pour les centrales d'approvisionnement en énergie, les grandes centrales hydroélectriques représentent un domaine important: même si leur potentiel de barrage est déjà exploité à près des deux tiers en Europe, elles sont encore très extensibles dans les pays asiatiques. Cela est également nécessaire car il reste encore une énorme énergie à couvrir.

La dite petite hydraulique est par définition en Europe dans la gamme allant jusqu’à 10 MW, en Asie on parle de 20 à 30 MW. Les principes sont en partie similaires à ceux de la grande centrale hydroélectrique, mais de dimensions plus réduites. En outre, dans les pays faiblement centralisés en énergie, tels que l’Inde ou la Chine, il est possible d’approvisionner localement les villes, les collectivités et les zones industrielles. Cela se produit, par exemple, avec les roues hydrauliques classiques, connues dans l’énergie hydroélectrique historique, qui se situent dans la gamme des kW. Ou d'anciennes technologies telles que les vis d'Archimède, conçues à l'origine pour l'extraction de l'eau, renaissent. Si l’on inverse leur principe, l’eau à gradient entraîne le ver, qui est couplé à un générateur. Ces vis dites hydrodynamiques peuvent déjà être construites avec des rendements pouvant atteindre quelques 100 kW et deviennent également de plus en plus intéressantes pour l’approvisionnement en énergie décentralisé en Europe.

Accouplements, freins et surveillance pour l'éolienne

L'énergie de la mer est fournie par les centrales thermiques à flux et houlomotrices. Le premier principe utilise les courants océaniques naturels pour générer de l’énergie, en particulier dans les régions touchées par les marées. Il existe également le potentiel le plus élevé en termes de densité d'énergie à trouver. Le deuxième principe peut être trouvé dans des zones similaires, où en plus le vent fournit suffisamment de mouvement des vagues. Les ondes sont exploitées de telle sorte que leur énergie cinétique soit convertie en énergie électrique via des mécanismes appropriés.

développement scout: Schaeffler a été fortement impliqué dans les solutions de stockage du projet "Pelamis", qui a réalisé une avancée décisive. Quels ont été les plus grands défis lors de la mise en œuvre de ce convertisseur d'énergie houlomotrice?

Dr. Schweigert: Le problème ici est très complexe. L’avantage était d’abord que Pelamis n’est pas installé de manière permanente sous l’eau, mais à la surface de l’eau. Bien sûr, les vagues et l'eau jettent des parties de la machine dans l'eau, qui sont protégées par des joints d'étanchéité appropriés. D'autre part, les vagues permettent un mouvement permanent. Selon les cycles des vagues, les roulements sont constamment soumis à un mouvement de pivotement, environ sept à huit fois par minute. Il y a trois à quatre millions de mouvements de panoramique par an. Il s’agit d’une capacité de charge élevée qui n’est pas comparable à d’autres applications et qui constitue donc un défi de taille pour nous. De plus, nous avons des angles de mouvement en partie plus grands combinés à un grand nombre d'oscillations par unité de temps. Un objectif essentiel du fabricant de l’installation était également de concevoir tous les roulements sans entretien, c’est-à-dire d’utiliser des roulements sans lubrifiant qui ne nécessitent aucun entretien et ne causent aucune pollution de l’environnement. Cependant, la durée de vie est limitée pour chaque roulement sans entretien. Les intervalles de remplacement possibles doivent donc être définis comme prévu. Par exemple, chez Pelamis, les roulements principaux sont conçus pour durer au moins cinq ans.

développement scout: Quel rôle jouent les différents sites en termes de gonflement, de teneur en sel, etc. pour vos roulements?

Dr. Schweigert: Au cours des quinze dernières années, de nombreuses études ont permis d’identifier des lieux focaux. En Europe, par exemple, ce sont les côtes autour de la Grande-Bretagne, de l'Irlande, du Portugal, mais aussi en partie de la Scandinavie. Il existe deux concepts de base pour la conception spécifique: d’une part, des systèmes encapsulés ou scellés sont utilisés, qui protègent les composants de la pénétration d’eau salée. L’objectif des fabricants est toutefois d’utiliser des roulements pouvant fonctionner dans l’eau. Ces roulements ne nécessiteraient guère d'entretien, éviteraient les risques de fuites d'eau dans les roulements et les risques de pollution de l'environnement dus aux fuites de lubrifiants. Il est donc important de développer des roulements lubrifiés à l’eau pour les forces d’écoulement et de houle. Nous travaillons très intensément sur ces développements. Il reste cependant un long chemin à parcourir, à la fois anticorrosion et anti-usure, notamment sous l’aspect de la durée de vie requise de quelques années. Les différentes teneurs en sel ne jouent pas le rôle décisif, car il suffit de relativement peu de sel pour provoquer la corrosion et donc l'usure. En ce qui concerne les sites d'installation des centrales, les systèmes sont réglés en fonction de la vitesse d'écoulement dans les centrales et de l'altitude, du nombre par unité de temps et de la distance des vagues dans les centrales houlomotrices.

développement scout: Selon vous, quelles technologies seront pertinentes dans l’eau à l’avenir?

Dr. Schweigert: Ce n'est pas encore très clair. Les technologies de l'énergie marine sont au même niveau que l'énergie éolienne avant 25 il y a quelques années. Par exemple, 80 utilise actuellement plusieurs techniques de force d’onde et de flux 40 qui reposent en partie sur des principes de base similaires mais également différents. Il existe de nombreux projets ainsi que des prototypes à plus petite échelle ainsi que des modèles fonctionnels individuels. Perspective, non pas un seul principe prévaudra, mais il y en aura plusieurs selon les endroits. Diverses études montrent que l’énergie des vagues offre un potentiel plus élevé que l’énergie du flux. Pour le moment, tout est encore en phase de développement.

développement scout: Quelles applications Schaeffler réalise-t-il dans l'énergie solaire?

Dr. Schweigert: Dans le secteur solaire, tous les systèmes sont intéressants dans lesquels un mouvement, c’est-à-dire la poursuite du soleil, est requis. C'est notamment le cas avec les systèmes photovoltaïques concentrés, mais surtout avec les technologies de centrales électriques plus volumineuses, appelées énergie solaire thermique. Ce qui à son tour peut être trouvé principalement dans les régions riches en soleil telles que l'Espagne - par exemple, la centrale solaire d'Andasol - ou l'Italie, la Grèce, la Californie. Il existe des systèmes de suivi uniaxial ou biaxial. Lors de la rotation autour de l’azimut, tout le système du soleil suit d’est en ouest, c’est-à-dire une rotation autour de l’axe vertical de l’aube au crépuscule. Ensuite, il existe des combinaisons qui prennent également en compte la hauteur du soleil. Et il existe des systèmes uniaxiaux qui n'ont besoin que de l'axe d'élévation. Dans ce cas, le système pivote autour de l'axe horizontal d'est en ouest.

développement scout: Quelles tendances voyez-vous dans la technologie solaire?

Dr. Schweigert: Alors que les systèmes photovoltaïques classiques deviennent de plus en plus importants pour un usage privé, les centrales thermiques solaires seront responsables de la production d'énergie à grande échelle en raison de leur meilleur rendement. Actuellement, dans le désert de Mojave, aux États-Unis, une centrale solaire thermique basée sur la technologie de la rigole parabolique est en cours de construction. Cette centrale produira du 1000 MW dans sa dernière phase d'expansion. Ou prenez le projet Desertec, qui est aussi une puissance du désert, spécialement pour l'Europe et toute la région méditerranéenne. La Desertec Industrial Initiative, DII, vise à couvrir 15% des besoins énergétiques de l’Europe et une partie importante de la production d’électricité de l’Afrique du Nord et du Moyen-Orient d’ici à la fin du 2050. Pour nous, c'est un objectif important d'être ici.

développement scout: Il y a suffisamment de soleil, mais comment les énergies régénérées du désert atteindront-elles les Européens centraux à l'avenir?

Dr. Schweigert: Le transfert d'énergie à faibles pertes est une question centrale sur laquelle on travaille de manière intensive. Cette tâche pour l’avenir est comparable au changement technologique d’une énergie conventionnelle à une énergie alternative. Le groupe Schaeffler est indirectement impliqué dans ce "transport", car l'extension de ces réseaux d'énergie nécessite des appareillages haute tension ou moyenne tension et leurs systèmes d'entraînement dans lesquels nos roulements sont utilisés.

développement scout: Quels types de roulements sont utilisés dans toutes ces applications?

Dr. Schweigert: Les paliers lisses jouent un rôle important, parfois plus important que cela roulant. Lorsqu'il est utilisé dans l'eau, il existe deux domaines d'application de base et les défis correspondants. Dans le domaine des forces d'écoulement, nous avons principalement des mouvements de rotation, pour lesquels les roulements à rouleaux conviennent en fait. Mais des paliers lisses hydrodynamiques sont également concevables ici – avec la volonté d'utiliser l'eau comme fluide. La force des vagues, en revanche, génère généralement un mouvement de pivotement et impose des exigences particulièrement élevées aux roulements à cet égard : en raison des vitesses lentes et de l'inversion constante du mouvement, ces roulements fonctionnent généralement dans des conditions de frottement mixte. Pour cela, nous disposons déjà de très bons matériaux pour paliers lisses ne nécessitant aucun entretien, tels que l'Elgoglide, mais à condition que les roulements soient suffisamment étanches. Bien entendu, les développeurs du système souhaiteraient disposer de solutions lubrifiées à l'eau. Cependant, il n'y a pas de principes de "lubrification à l'eau" testés dans ces conditions pendant une longue période. Cela concerne principalement les roulements, mais également les paliers lisses. Comme on l'a déjà mentionné, voici les nouveaux défis à relever pour le thème de "l'énergie de la mer". Dans le secteur solaire, nous avons de nombreuses applications de paliers lisses, car des mouvements lents, des charges parfois élevées et des mouvements de pivotement sont générés. L'absence d'entretien est une exigence essentielle. Outre Elgoglide, des produits tels qu'Elgotex ou des composites métal-polymère sont également disponibles.

développement scout: Vent, eau, soleil, tempête: comment calculer généralement des composants dont les influences environnementales sont en fait imprévisibles, qui devraient être sans entretien et devraient idéalement durer toute une vie?

Dr. Schweigert: Vous ne pouvez pas calculer exactement cela. Vous pouvez calculer la durée de vie dans certaines conditions en utilisant suffisamment de joints existants ou de surfaces protégées contre la corrosion. Pour cela, nous avons besoin d'une spécification qui définit le type de conditions environnementales ainsi que les collectifs de charge et de mouvement résultants. Dans le cas de l'énergie des vagues, il s'agit par exemple de la hauteur, du nombre par unité de temps et de la distance des vagues, qui entraînent des charges et des mouvements correspondants. Dans les systèmes de suivi du soleil, outre le nombre requis de mouvements de pivotement, les forces de la masse nette du système et les charges dues au vent jouent également un rôle. Les conditions environnementales telles que poussière, sable, humidité, eau, etc. peuvent également être déterminantes pour la durée de vie. En définitive, le calcul théorique reste donc soumis aux influences de l’environnement.

Propos recueillis par Rédacteur en chef Angela Scheufler.

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