Brevet FR3125504A1 — publié le 20230127

PROCÉDÉ POUR LE MONTAGE OU LE DEMONTAGE D’UNE PALE SUR UNE ÉOLIENNE EN MER ET PLATEFORME ÉQUIPÉE POUR LA MISE EN ŒUVRE D’UN TEL PROCÉDÉ. L’invention porte sur procédé pour manipuler au moins une pale 11A d’un système 1 d’éolienne en mer comprenant une éolienne 2 et une plateforme 3, dans lequel on monte provisoirement une grue 14 sur la plateforme. L’invention porte aussi sur une grue et une plateforme adaptées à la mise ne œuvre de ce procédé. Figure pour l’abrégé : figure 1 Procédé pour le montage ou le démontage d’une pale sur une éolienne en mer et plateforme équipée pour la mise en œuvre d’un tel procédé. La présente invention se rapporte au domaine des plateformes implantées en mer. Elle se rapporte particulièrement à des plateformes flottantes portant des éoliennes. Elle se rapporte encore plus particulièrement à l’entretien des pales d’éoliennes flottantes. Une telle plateforme, portant une éolienne, peut avoir la forme d’une barge ou d’une structure de poutre reliant au moins trois flotteurs entre eux. Généralement, les éoliennes sont montées sur leur plateforme à quai, dans un port, puis tractées en mer, jusqu’à leur lieu d’exploitation. Lorsqu’il faut changer une pale d’une éolienne fixe, c’est-à-dire montée sur des appuis rigides, ancrés dans le sol, on utilise des Jack-ups, c’est-à-dire des grues sur barge qui s’appuient d’elles-mêmes sur le sol. Cette opération est extrêmement délicate. Les éoliennes flottantes sont généralement implantées en haute mer. La profondeur de la mer est généralement si grande que ni l’éolienne ni la grue ne peuvent être ancrées dans le sol. Elles sont, indépendamment l’une de l’autre, soumises à la houle. Or, l’accostage d’une pale sur le rotor qui doit la porter nécessite une approche quasi statique. Cela nécessite des conditions de mer et de vent très favorables, voire exceptionnelles. La seule solution réaliste connue est de ramener l’éolienne avec sa plateforme jusqu’à un port dans lequel l’entretien nécessaire peut se faire. Néanmoins, une telle solution est particulièrement consommatrice de temps, d’énergie et de moyens. Le problème à résoudre consiste à trouver un procédé et des moyens pour changer une pale d’une éolienne flottante, plus rapide, plus simple et moins onéreux que les procédés connus. Pour résoudre ce problème, l'invention propose un procédé pour monter ou démonter une pale sur une éolienne portée par une plateforme, notamment une plateforme flottante, dans lequel on monte provisoirement une grue sur la plateforme. Ainsi, un procédé pour manipuler au moins une pale d’un système d’éolienne en mer comprenant une éolienne et une plateforme, cette éolienne comprenant un mât et une nacelle portée par le mât, la nacelle comprenant un rotor ayant un nez et des pales qui s’étendent radialement depuis ce nez, parmi lesquelles la pale qui doit être manipulée, comprend des étapes pour : - immobiliser la nacelle et le rotor dans une position de manipulation, qui ne gêne pas un montage de la grue ; et, - monter une grue sur la plateforme ; - manipuler la pale ; - démonter la grue ; et, - libérer les mouvements de la nacelle et du rotor. L’étape de montage peut comprendre une étape pour fixer une base de la grue sur la plateforme du système d’éolienne. Le procédé comprend avantageusement la fourniture d’une grue ayant un mât comprenant plusieurs éléments. Certains des éléments peuvent être télescopables et l’étape de montage de la grue peut comprendre une étape de télescopage de ses éléments entre eux. Dans un procédé selon l’invention pour remplacer une ancienne pale par une nouvelle, l’étape pour manipuler la pale peut comprendre une étape pour déposer l’ancienne pale puis une étape pour poser la nouvelle pale. De préférence, dans la position de manipulation, l’ancienne pale est en position sensiblement horizontale. L’invention porte aussi sur un système d’éolienne pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention, dans lequel la plateforme du système comprend des moyens pour y fixer la base de la grue. La plateforme peut comprendre au moins trois flotteurs reliés entre eux par une structure rigide, notamment constituée de poutres, cette structure servant de support pour l’éolienne, les moyens pour fixer la base de la grue étant disposés au sommet de l’un des flotteurs. L’invention porte aussi sur une grue pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention qui comprend une base pour se fixer à un système selon l’invention. Avantageusement, la grue a un mât comprenant plusieurs éléments, de préférence, au moins certains des éléments étant télescopables entre eux. De préférence, la grue comprend des moyens de levage permettant un déplacement horizontal et un déplacement vertical de la pale. Les moyens de levage peuvent comprendre un manchon et une double flèche montée pour coulisser horizontalement dans le manchon et dont deux extrémités dépassent chacune d’un côté respectif du manchon, chacune des extrémités portant un câble de levage respectif. Les moyens de levage peuvent alternativement comprendre des moyens de palonnier. Plusieurs modes d’exécution de l’invention seront décrits ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : est une figure unique qui représente schématiquement, en élévation, une grue selon l’invention en train de manipuler une pale d’une éolienne flottante. Dans la description, les termes « vertical » et « horizontal » se rapportent à une position d’équilibre du système d’éolienne, tel que représenté à la , arbitrairement supposée sans vent ni houle. La illustre un système d’éolienne 1. Dans l’exemple illustré, le système comprend une éolienne 2 montée sur une plateforme flottante 3. La plateforme 3 comprend des flotteurs 4 et une structure rigide 6. Les flotteurs sont généralement au nombre de trois ou quatre. L’éolienne s’étend verticalement selon un axe principal X1 et les flotteurs sont régulièrement répartis autour de cet axe X1. La structure 6 relie les flotteurs entre eux et supporte l’éolienne 2. Un tel système est notamment connu du document FR 3 053 020 A1 (Dietswell). Dans cet exemple, l’éolienne comprend un mât 7 tubulaire portant en son sommet une nacelle 8 dont l’unique rotor 9 comprend trois pales 11 fixées à un nez 12. La illustre le changement d’une pale 11A par un procédé selon l’invention à l’aide d’une grue 14. La grue 14 est monté au sommet d’un flotteur porteur 4A parmi les flotteurs 4 de la plateforme 3. Dans l’exemple illustré, la grue comprend un mât 16 et une tête de levage 17. Le mât 16 s’étend verticalement selon un axe de grue X14 parallèle à l’axe principal X1, depuis le flotteur porteur 4A. Le mât comprend un élément inférieur 16A, deux éléments intermédiaires 16B et un élément supérieur 16C. Les éléments intermédiaires 16B sont sensiblement identiques entre eux. La tête de levage 17 est fixée à l’élément supérieur 16C. Le flotteur porteur 4A comprend des moyens de fixation (non représentés) pour une base du mât 16. L’élément inférieur 16A comprend ou constitue la base du mât 16. La tête comprend un manchon 18 et une double flèche 20. Le manchon 18 est fixé à l’élément supérieur 16C ; il est déporté relativement au mât 16 de la grue 14. À la , le manchon est déporté vers l’avant de la figure. La double flèche 20 est montée dans le manchon de façon à pouvoir y coulisser horizontalement. À la , le coulissement est prévu de gauche à droite de la figure. La double-flèche 20 comprend deux extrémités 22D, 22G, dépassant du manchon, respectivement à droite et à gauche du manchon sur la . Le déport du manchon relativement au mât évite que la pale 11A manipulée vienne en interférence avec le mât. Chaque extrémité 20D, 20G de la flèche 20 porte un câble de levage respectif 21, monté sur treuil. Chaque câble 21 porte un crochet 22. Un coulissement horizontal de la flèche 20 dans le manchon 18 permet d’éloigner ou de rapprocher la pale du nez. Un enroulement ou un déroulement simultané des câbles 21, a une même vitesse, permet une translation, respectivement de bas en haut ou de haut en bas, de la pâle. Un usage indépendant des câbles, permet de contrôler l’inclinaison la pale relativement à l’horizontale. Dans la position illustrée, la pale à changer 11A repose horizontalement sur les crochets 22, en vis-à-vis du nez 12. Dans cette position, la pale 11A peut être boulonnée au nez ou déboulonnée du nez 12. Avantageusement, au moins les éléments intermédiaires et supérieurs 16B- 16C du mât 16 sont télescopables entre eux. Ainsi, la grue peut être montée à l’aide d’une grue flottante de capacité et de portée réduites. Les éléments peuvent être tubulaires ou en structure treillis. Dans un procédé selon l’invention, on oriente d’abord la nacelle et on la maintient dans une position qui ne gêne pas le montage de la grue et on monte la grue. Lorsqu’il s’agit de démonter la pale 11A on peut utiliser un mécanisme d’orientation de la nacelle autour de l’axe principal X1 (yaw, en anglais) pour rapprocher la pale de la grue et la mettre dans une position dans laquelle elle peut être aisément saisie par les moyens de levage. Lorsqu’une nouvelle pale a été mise en place on peut utiliser le même mécanisme pour éloigner la pale avant démontage de la grue. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. Au contraire, l'invention est définie par les revendications qui suivent. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Ainsi, il peut être prévu des bracons entre le mât de l’éolienne et le mât de grue, afin de pouvoir utiliser une grue plus légère. Aussi, au lieu de câbles indépendants, la tête de levage peut comprendre un palonnier. Aussi, à la place de crochets, les moyens de levage peuvent comprendre au moins un berceau sur lequel la pale peut reposer, le temps de sa mise en œuvre ; ainsi, un simple mouvement vertical de ce de berceau permet de prendre la pale à manipuler ou de la libérer. Un tel procédé n’est pas réservé aux éoliennes du type décrit, notamment pas aux éoliennes montées sur une structure reliant des flotteurs et décrites par le document FR 3 053 020 A1 (Dietswell). Un tel procédé est aussi applicable lorsque l’éolienne n’est pas centrée sur la structure, mais excentrée ; par exemple portée par l’un des flotteurs, tel qu’enseigné par le document EP 2 727 813 A1 (Principle Power INC) ou par exemple sur le bord d’un anneau en béton, tel qu’enseigné par le document FR 2 970 696 A1 (Ideol). Un tel procédé peut aussi s’appliquer à des éoliennes montées sur une plateforme de type barge ou à des éoliennes dont la plateforme comprend des ancrages rigides qui la maintiennent fixée au fond de la mer. La grue étant fixée sur la plateforme de l’éolienne, elles ont des positions relatives fixes, malgré les mouvements dus à la houle et au vent, ce qui réduit notablement les difficultés de mise en place de la pale. En outre, l’utilisation d’une grue modulaire permet de réduire les moyens nécessaires à la mise en place de la pale. En outre, il n’est pas besoin de déplacer la plateforme et son éolienne jusqu’à un port, de sorte que, notamment, l’arrêt de production provoqué par un changement de pale est notablement réduit. Bien entendu, une grue selon l’invention peut être utilisée pour d’autres activités que le changement d’une pale. Par exemple, elle peut être utilisée pour des activités de maintenance lourde, telle que le changement d’un équipement situé dans la nacelle, notamment le changement d’un générateur ou d’un transformateur. Procédé pour manipuler au moins une pale (11A) d’un système (1) d’éolienne en mer comprenant une éolienne (2) et une plateforme (3), ladite éolienne comprenant un mât (16) et une nacelle (8) portée par ledit mât, ladite nacelle comprenant un rotor (9) ayant un nez et des pales (11) qui s’étendent radialement depuis ledit nez, parmi lesquelles ladite pale (11A) qui doit être manipulée, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend des étapes pour : - immobiliser la nacelle (8) et le rotor (9) dans une position de manipulation ; et, - monter une grue (14) sur ladite plateforme ; - manipuler ladite pale (11A) ; - démonter ladite grue ; et, - libérer les mouvements de la nacelle et du rotor. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape de montage comprend une étape pour fixer une base de la grue sur la plateforme (3) du système d’éolienne (1). Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu’il comprend la fourniture d’une grue ayant un mât (16) comprenant plusieurs éléments (16A-16C). Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que certains desdits éléments (16A-16C) sont télescopables et en ce que l’étape de montage de la grue comprend une étape de télescopage des au moins certains desdits éléments entre eux. Procédé pour remplacer une ancienne pale (11A) par une nouvelle pale (11A), selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’étape pour manipuler la pale comprend une étape pour déposer ladite ancienne pale puis une étape pour poser la nouvelle pale. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans la position de manipulation l’ancienne pale est en position sensiblement horizontale. Système d’éolienne pour la mise en œuvre d’un procédé selon la revendication 2 ou selon la revendication 2 et l’une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la plateforme (3) dudit système (1) comprend des moyens pour y fixer la base de la grue (14). Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que la plateforme (3) comprend au moins trois flotteurs (4) reliés entre eux pas une structure rigide (6) notamment constituée de poutres, ladite structure servant de support pour l’éolienne (2), les moyens pour fixer la base de la grue étant disposés au sommet de l’un (4A) desdits flotteurs (4). Grue (14) pour la mise en œuvre d’un procédé selon la revendication 2 ou selon la revendication 2 et l’une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu’elle comprend une base pour se fixer à un système d’éolienne (1) selon l’une des revendications 7 et 8. Grue selon la revendication 9, caractérisée en ce qu’elle a un mât comprenant plusieurs éléments (16A-16C), et de préférence, au moins certains desdits éléments étant télescopables entre eux. Grue selon l’une des revendications 9 et 11, caractérisée en ce qu’elle comprend des moyens de levage permettant un déplacement horizontal et un déplacement vertical de la pale (11A). Grue selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de levage (17) comprennent un manchon (18) et une double flèche (20) montée pour coulisser horizontalement dans ledit manchon dont deux extrémités (20D, 20G) dépassent chacune d’un côté respectif dudit manchon, chacune desdites extrémités portant un câble de levage (21) respectif. Grue selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de levage (17) comprennent des moyens de palonnier. Grue selon l’une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que les moyens de levage comprennent au moins un berceau sur lequel la pale peut reposer, le temps de sa mise en œuvre.