Une grue grimpante aide la récupération d’énergie à atteindre de nouveaux sommets

Si vous êtes déjà passé devant un parc d’éoliennes au loin, vous savez que la vue de ces moulins à vent géants tournant dans le vent est impressionnante. Mais si vous vous êtes tenu à la base de l’une des turbines les plus hautes et que vous avez levé les yeux, vous savez également que l’échelle est difficile à comprendre. Perchés au sommet d’une tour d’éolienne se trouvent de multiples composants gigantesques pesant collectivement plusieurs centaines de tonnes. Compte tenu de leur taille et de leur échelle, il est facile d’imaginer les défis liés à l’assemblage de ces énormes structures. Inspiré pour faire face aux risques, à la complexité et aux coûts de la technologie éolienne, Liftra crée une grue grimpante qui peut construire en toute sécurité et efficacement des tours d’éoliennes à partir de zéro. L’entreprise, qui conçoit, produit et exploite des solutions de levage et de transport personnalisées pour l’industrie mondiale des éoliennes, a pu éliminer les barrières de conception grâce à la simulation et au cloud computing.

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LT1500 Concept vue du haut de la turbine

Les éoliennes présentent d’énormes défis d’installation

La construction à grande échelle entraîne des défis logistiques et de sécurité majeurs.

Le déplacement de composants de l’usine vers le site du parc éolien implique la manipulation de pièces énormes de plusieurs tonnes. Cela nécessite également des camions tout aussi gros pour les transporter entre les sites.

Le guidage de ces pièces lourdes dans les airs lors de l’installation a traditionnellement nécessité d’énormes grues mobiles transportées par camion. De plus, la gestion de la taille de ces composants pendant le processus d’assemblage implique de nombreuses activités à haut risque à haute altitude tout en manipulant de gros équipements et en exécutant des levages compliqués.

Pour les travailleurs, il y a toujours un risque d’être heurté (être heurté par un composant au travail) ou de se blesser en cas de chute de pièces. Au sommet de l’éolienne, chaque composant doit être boulonné. À l’aide d’une grue, les ouvriers doivent soigneusement soulever et guider les pièces. S’ils perdent leur connexion à une pièce pendant le processus et qu’elle est abandonnée, elle a le potentiel de toucher des personnes se tenant à de grandes distances de la tour. C’est précisément pourquoi une grande quantité de terrain autour de l’éolienne est dégagée, juste au cas où.

Une solution de construction d’éoliennes

Liftra a récemment relevé ces défis et révolutionné le processus d’installation des éoliennes. Ils développent la grue LT1500 qui « grimpe » sur la tour de l’éolienne au fur et à mesure de son assemblage, au lieu de s’asseoir à côté. Une fois monté à la base de la tour de l’éolienne, le bas de la grue saisit une bride d’une section de tour et soulève la section suivante en place. Ensuite, un palan est soulevé et attaché à la section supérieure où il tire la grue vers le haut de la tour pour la fixer à la bride supérieure. Dans une séquence de tels mouvements de saisie et de levage, une éolienne entière, y compris la tour, la nacelle, le rotor et les pales, peut être construite.

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LT1500 Concept Début de l’assemblage de la tour

Les avantages de la conception du LT1500 sont nombreux, allant de la réduction des coûts d’équipement, d’énergie et de transport à l’amélioration de la sécurité des équipes de travail. L’utilisation d’une grue standard suffisamment grande pour construire une éolienne de 393 pieds ou plus nécessite entre 40 et 50 charges pour le transport et nécessite des temps d’assemblage plus longs à des hauteurs plus élevées. Contrairement à une grue standard, la LT1500 est suffisamment compacte pour être transportée par huit camions entre les sites et assemblée au sol, réduisant ainsi le temps de montage tout en réduisant considérablement l’empreinte globale du site.

Pour que cette application unique fonctionne, l’interface grue-tour devait être exceptionnellement solide. L’échec a été défini par l’intégrité des brides soudées (ou des pièces de raccordement de la tour de l’éolienne) où la grue se fixe. Sans tenir compte de ces caractéristiques de portance, le montage de la grue sur le mât de la turbine pourrait entraîner une flexion des brides soudées et risquer d’endommager le mât. Pour évaluer correctement ces caractéristiques de portance, les ingénieurs de Liftra ont établi quatre points de contact le long de la tour. À l’aide d’Ansys Mechanical, ils ont testé la répartition des contraintes et la répartition des charges entre les quatre points pour s’assurer que la charge était également répartie entre eux.

En exécutant des simulations structurelles par éléments finis à la fois dans Ansys Cloud et sur leurs propres postes de travail, l’équipe d’ingénieurs de Liftra a effectué des simulations statiques des charges impliquées lorsque la grue est fixée et monte sur la tour de l’éolienne. Des modèles de matériaux linéaires et non linéaires pour l’analyse élastique/plastique ont été exécutés dans Ansys Cloud sur une machine virtuelle de la série Microsoft Azure HC dotée de 44 cœurs de processeur Intel Xeon Platinum 8168 pour déterminer la possibilité et l’étendue de toute déformation permanente de la tour. Les modèles comprenaient 1,8 million de nœuds avec de nombreux contacts non linéaires (plus de 100 contacts de friction).

Analyse 5 fois plus rapide avec Ansys Cloud

Travailler avec Ansys Cloud signifiait que les ingénieurs de Liftra n’avaient pas à diviser leur analyse en plusieurs simulations. Ils pourraient plutôt configurer et exécuter des modèles comme une seule simulation, ce qui entraînerait des calculs plus précis. A cet effet, l’utilisation d’Ansys Cloud s’est également traduite par un gain de temps considérable — la simulation a été réalisée en 1 heure contre 5 heures sur les postes de travail de l’entreprise. Finalement, grâce à une série de simulations par éléments finis, les ingénieurs de Liftra ont confirmé que la grue LT1500 ne causerait aucune déformation de la tour de l’éolienne lors de son ascension.

« Bien sûr, la possibilité de configurer ces grands modèles dans Ansys Cloud permet une conception meilleure et plus sûre », déclare Miguel Adolfo Hoffmann, ingénieur spécialiste senior chez Liftra. « Vous capturerez des choses que vous ne pourrez peut-être pas voir dans un modèle plus petit. Au lieu de diviser l’analyse et de calculer les forces d’interface, nous sommes maintenant en mesure de tout faire dans la même analyse avec une plus grande confiance dans nos résultats.

Hoffmann dit que Liftra utilise le logiciel pour résoudre divers défis d’ingénierie depuis le début.

« Je pense que l’un des principaux avantages de l’utilisation des produits Ansys est qu’il s’agit d’une marque bien connue », déclare-t-il. « Le respect des réglementations de l’industrie pour construire une solution d’installation d’éoliennes plus sûre implique de présenter nos calculs à un examen par un tiers afin de certifier qu’ils se situent dans des limites acceptables. Les calculs Ansys facilitent l’approbation des choses. Tout le monde connaît Ansys et suppose que ses résultats sont fiables. »

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Réinventer la construction de parcs éoliens avec le concept TL1500

Découvrez comment Ansys a aidé Liftra à donner vie à son concept de grue LT1500. Vous voulez en savoir plus sur le succès de Liftra avec Ansys et ses partenaires ? Regardez cet enregistrement de webinaire.

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