Pales d’éoliennes : l’automatisation, ultime espoir pour l’emploi aux USA ?

Des chercheurs aux États-Unis ont réussi à exploiter l’assistance robotique dans la fabrication des pales d’éoliennes. Cette avancée technologique permet non seulement d’éliminer les conditions de travail difficiles pour les humains, mais aussi d’améliorer la cohérence du produit final.

Bien que les robots aient déjà été utilisés par l’industrie éolienne pour peindre et polir les pales, l’automatisation n’a pas été largement adoptée. Les recherches menées au NREL (Laboratoire national des énergies renouvelables) démontrent la capacité d’un robot à tailler, meuler et poncer les pales. Ces étapes cruciales interviennent après la fabrication des deux côtés de la pale à l’aide d’un moule, puis leur assemblage.

Hunter Huth, ingénieur en robotique au NREL et auteur principal d’un article récemment publié détaillant ces travaux, considère cette expérience comme un succès, malgré quelques améliorations nécessaires pour atteindre ou dépasser les attentes.

Améliorer la sécurité et le bien-être des employés

Les opérations post-moulage pour la fabrication des pales d’éoliennes obligent les ouvriers à se percher sur des échafaudages et à porter des combinaisons de protection, y compris un équipement respiratoire. Selon les chercheurs, l’automatisation permettra de renforcer la sécurité et le bien-être des employés, tout en aidant les fabricants à conserver une main-d’œuvre qualifiée.

Daniel Laird, directeur du Centre national de technologie éolienne au NREL, souligne l’importance de ces travaux pour permettre une fabrication significative de pales aux États-Unis pour le marché national des éoliennes. Il explique que l’automatisation d’une partie du travail dans la fabrication des pales peut paradoxalement conduire à la création d’emplois américains, en améliorant la compétitivité économique des pales domestiques par rapport aux pales importées.

Rendre la fabrication de pales offshore économiquement viable

Hunter Huth précise que la motivation de cette recherche était de développer des méthodes d’automatisation pouvant être utilisées pour rendre les pales fabriquées aux États-Unis compétitives au niveau mondial. Actuellement, les pales offshore ne sont pas produites sur le territoire américain en raison des coûts de main-d’œuvre élevés.

Le processus de finition étant très gourmand en main-d’œuvre et connaissant un fort taux de rotation en raison de la nature difficile du travail, l’automatisation de ce processus pourrait rendre la fabrication nationale de pales offshore plus viable économiquement.

Des tests prometteurs sur un segment de pale de 5 mètres

La recherche a été menée au sein de l’installation de l’Enseignement et technologie de la fabrication des composites (CoMET) sur le campus Flatirons du NREL. Le robot a travaillé sur un segment de pale de 5 mètres de long. Les pales d’éoliennes sont considérablement plus longues, mais comme elles se plient et se déforment sous leur propre poids, un robot devrait être programmé pour travailler section par section sur les pales plus grandes.

Les chercheurs ont utilisé une série de scans pour créer une représentation 3D de la position de la pale et identifier précisément les sections avant et arrière du profil aérodynamique – une forme spéciale de la pale qui aide l’air à s’écouler en douceur sur celle-ci. L’équipe a ensuite programmé le robot pour effectuer une série de tâches, après quoi il a été évalué sur sa précision et sa vitesse. Des améliorations sont encore nécessaires, notamment en ce qui concerne le meulage, le robot ayant trop meulé certaines parties de la pale et pas assez d’autres.

Vers une cohérence accrue dans la fabrication des pales

Selon Hunter Huth, un système automatisé apporterait une cohérence dans la fabrication des pales qui n’est pas possible lorsque les humains effectuent tout le travail. Il ajoute qu’un robot serait capable d’utiliser des abrasifs plus durs et plus agressifs qu’un humain ne pourrait tolérer.

Bien que le robot n’ait pas été comparé à la performance d’un humain pour les mêmes fonctions, cette recherche ouvre la voie à une automatisation accrue dans l’industrie éolienne.

En améliorant la sécurité des travailleurs, la cohérence du produit et la compétitivité économique, l’assistance robotique pourrait bien être un élément clé pour l’avenir de la fabrication de pales d’éoliennes aux États-Unis.

Légende illustration : Hunter Huth, chercheur au NREL, se tient sous un bras robotisé conçu pour automatiser une partie du processus de fabrication des pales. Photo de Werner Slocum, NREL

Article : « Toolpath Generation for Automated Wind Turbine Blade Finishing Operations » publié dans le journal Wind Energy. Les coauteurs, tous issus du NREL, sont les suivantsCasey Nichols, Scott Lambert, Petr Sindler, Derek Berry, David Barnes, Ryan Beach, and David Snowberg.