SHM des structures EMR

Enjeux et objectifs

La gestion des structures EMR (Energies Marines Renouvelables) représente un réel enjeu dans le cadre de la transition énergétique. L'accessibilité de ces structures est en effet plus réduite et beaucoup plus couteuse. Il existe donc un réel besoin de proposer des solutions de monitoring permettant une réduction des couts associés et donc une meilleure rentabilité de ce type de structures. Ceci augmenterait leur compétitivité vis-à-vis des systèmes de productions d'énergie carbonés. 

Dans ce cadre, il est nécessaire d'identifier les pathologies auxquelles peuvent être soumises ces structures, de proposer des solutions de monitoring intégrant des capteurs adaptés, l'évaluation de leur durabilité, des systèmes de collectes de données ainsi que de traitement de ces données et enfin des stratégies de gestion intégrant cette information.

 

 

Stage de Flavien Bouche (2019) SHM de structures EMRs: analyse de données du démonstrateur SURFFEOL

Le monitoring de structures EMRs tels que les éoliennes offshore constitue un véritable enjeu pour optimiser leur maintenance et connaître aussi précisément que possible leur durée de vie résiduelle en fatigue. Néanmoins, l’instrumentation qui est aujourd'hui déployée sur ces structures de production d’énergie renouvelable est utiliser uniquement pour s'assurer que les paramètres mécaniques (déformations et  déplacements) sont dans les limites fixées lors de leur conception. Dans le cadre du projet Surffeol, l'Ifsttar a pu mener des travaux de recherche pour développer et tester en conditions réelles un nouveau système de surveillance combinant des mesures accélérométriques et de déformations pour réaliser un contrôle structurale innovant. Pendant un an, plus de 50 Go de données ont été collectées sur une bouée maritime qui a servi de démonstrateur. Elles constituent une véritable mine d'information d'autant plus précieuses qu'elles sont difficiles à obtenir et très rares. L'objet du stage consiste à analyser ces données en réalisant des analyses vibratoires par différentes méthodes (PSD, temps-fréquence, SSI ...) et à établir des corrélations entre les mesures accélérométriques et de déformations en fonction des conditions environnementales et de chargement liées à l'état de mer et à la bio-colonisation. La finalité de ce stage devrait permettre de démontrer la pertinence du système de monitoring développé par l'Ifsttar et révélant notamment un changement de comportement structurale lié au poids de la bio-colonisation.

 

Contact: Xavier Chapeleau

Projet SHM Grout - Weamec (2018-2020) Structural Health Monitoring of Offshore Wind Turbine Grouted Connection

La liaison cimentaire entre tubes métalliques est une technique très répandue dans le milieu offshore, notamment dans le secteur de « l’oil and gaz ». Cette technique a été reprise dans le secteur de l’éolien offshore posé pour connecter la structure (jacket ou monopile) à sa fondation. Les efforts dynamiques que subit l’éolienne sont cependant très différents de ceux des plateformes offshores. En 2009-2010, en mer du Nord, un glissement progressif de la liaison a été observé sur près de 600 des 988 éoliennes offshore (de type « monopieu »). Il n’a pas été possible de détecter cet endommagement avant qu’il ne crée des modifications de géométrie conséquentes. Le projet SHM-Grout, financé par le pôle régional Weamec, vise à évaluer la pertinence de plusieurs méthodes non destructives pour détecter et suivre l’endommagement de ce type de connexion. En partenariat avec l’Université de Nantes, et avec la participation de l’entreprise STX, les laboratoires SMC et SII de l’IFSTTAR ont dimensionné un échantillon à échelle réduite de ce type de connexion cimentaire, l’ont instrumenté avec plusieurs technologies de capteurs et l’ont soumis à des sollicitations de fatigue axiale. Bien que les résultats de l’instrumentation soient encore en cours d’exploitation, l’endommagement a bien pu être détecté par les différentes méthodes testées.

 

Contacts: Xavier Chapeleau, Sylvain Chataigner, Laurent Gaillet