Brevet FR3144228A1 — publié le 20240628

Système de levage pour le montage, l’entretien ou le démontage d’une éolienne flottante. L’invention porte sur un système de levage 1 pour le montage, l’entretien ou le démontage d’une éolienne flottante 4, qui comprend : - une tour 11 comprenant au moins deux éléments 11A-11D télescopables entre eux de sorte que qu’elle peut prendre au moins une position rétractée, et une position déployée ; - et une grue 12 montée sur un élément supérieur 11A, cette grue étant mobile en rotation autour d’un axe vertical X1 du système. Un tel système, monté à poste sur un quai, peut être utilisé dans la position déployée pour travailler sur une éolienne, et, dans la position rétractée en tant que grue portuaire. Figure pour l’abrégé : figure 1. Système de levage pour le montage, l’entretien ou le démontage d’une éolienne flottante. La présente invention se rapporte au domaine du montage, de l’entretien et du démontage d’éoliennes flottantes. Le montage, l’entretien ou le démontage d’une éolienne demande des moyens de levage importants, tant par la capacité de levage que par la hauteur de travail. Le problème est accru pour les éoliennes en mer. Ainsi, pour l’entretien d’une éolienne, par exemple pour remplacer une pale, une boite de vitesse ou un alternateur, on peut amener ces moyens de levage en mer, au lieu d’implantation de l’éolienne ; de tels moyens de levage sont difficilement mobilisables et l’intervention en est particulièrement onéreuse. Une deuxième solution, lorsque l’éolienne est flottante, est de la ramener dans un port pour utiliser une grue terrestre. Dans le cas où l’éolienne est ramenée dans un port, les grues qui sont généralement disponibles ne permettent pas d’intervenir à de grandes hauteurs sur les parties mobiles d’une éolienne ou sur sa nacelle. On doit alors mobiliser une grue mobile terrestre. Cependant, une telle grue présente de nombreux inconvénients : - une telle grue est rare et son délai de mobilisation peut être de plusieurs mois ; - elle est particulièrement encombrante ; elle nécessite une grande emprise au sol, notamment lors de son montage et de son démontage ; - sa durée de montage et de démontage est de plus d’une semaine pour chacune des opérations ; - un coût élevé ; et, - une utilité limitée à l’intervention sur l’éolienne. A titre d’exemple, en 2021, pour installer à une hauteur de près de cent cinquante mètres au-dessus du sol une pale du prototype d’éolienne « Haliade-X », cette pale pesant deux-cents tonnes avec son outil de levage, il a fallu utiliser une grue « Liebherr 11350 » qui coûte plusieurs centaines de milliers d’euros à mobiliser. Le but de l’invention est de proposer des moyens de levage permettant le montage, l’entretien ou le démontage d’une éolienne flottante à quai et qui anticipe l’augmentation continue de la taille des éoliennes. Selon l’invention, un tel système pour le montage, l’entretien ou le démontage d’une éolienne flottante comprend : - une tour comprenant au moins deux éléments télescopables entre eux de sorte que la tour peut prendre au moins une position rétractée, dans laquelle la tour a une hauteur minimale et une position déployée, dans laquelle la tour a une hauteur maximale ; - et une grue montée sur un élément supérieur parmi les éléments télescopables, mobile en rotation autour d’un axe vertical du système. Avantageusement, le système comprend un portique mobile, de préférence mobile sur des rails, la tour étant portée par ce portique mobile. De préférence, la grue est une grue à flèche relevable. L’invention porte aussi sur un procédé de levage dans lequel un système selon l’invention est installé le long d’un quai et en ce que ce système est utilisé pour le chargement ou le déchargement d’un navire. 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 vue schématique en élévation d’un système de levage selon l’invention en cours de manipulation d’une pale d’une éolienne flottante ; est une vue de dessus du système de levage dans la configuration de la ; est une vue similaire à celle de la , à laquelle, le système est en cours de manipulation d’un alternateur de l’éolienne ; et, est une vue en élévation du système de levage, en configuration de grue portuaire, en train de charger une barge. Les figures illustrent un système de levage 1 selon l’invention. Dans l’exemple illustré, le système est disposé sur un quai 2 d’un port. De préférence à proximité du bord 3 du quai. Ainsi disposé, le système 1 permet la construction, l’entretien ou la déconstruction d’une éolienne flottante 4 accostée au quai 2, ce qui est illustré par les figures 1 à 3. Lorsqu’un tel système 1 n’est pas occupé par une éolienne, il peut aussi être utilisé pour l’activité courante du port, par exemple le chargement d’une barge, ce qui est illustré à la . Le système de levage 1 comprend une tour télescopique 11 et une grue 12 montée au sommet de la tour 11. Dans l’exemple illustré, la tour est montée sur un portique 13. Le portique est disposé sur des rails 13R, visibles à la ; il permet de déplacer le système 1 parallèlement au bord 3 du quai 2. La grue 12 comprend une flèche levante 14, articulée autour d’un axe de basculement X14. La grue illustrée est du type PC400, fournie par société Favel-Favco-Berhad (Malaisie). Dans l’exemple illustré, la tour 11 comprend quatre éléments 11A-11D conçus pour coulisser verticalement l’un par rapport à l’autre. Chaque élément a une section horizontale sensiblement carrée ; il est principalement constitué d’un treillis de poutrelles métalliques. Un premier élément 11A est rigidement fixé sur le portique ; un deuxième élément 11B, de section réduite, est monté coulissant à l’intérieur du premier ; un troisième élément 11C, de section plus réduite, est monté coulissant à l’intérieur du deuxième ; le quatrième élément 11D, de section encore plus réduite, est monté coulissant à l’intérieur du troisième élément. Le quatrième élément 11D est l’élément supérieur et supporte, en son sommet, la grue 12. La grue est montée de sorte qu’elle puisse faire une rotation autour de l’axe X1 du système 1 relativement à l’élément supérieur 11D. L’éolienne 4 illustrée aux figures 1 à 3 comprend un rotor 21, d’axe X1. Le rotor porte trois pales 22. Il est fixé à une nacelle 23 disposée au sommet d’un mât 24, d’axe vertical X4. Le mât est fixé à une plateforme flottante 26. La plateforme 26 comprend trois flotteurs 27 reliés entre eux par une structure de poutres 28. Dans l’exemple des figures 1 et 2, les flotteurs 27 sont régulièrement répartis autour de l’axe X2 du mât. Les figures 1 et 2 illustrent un procédé pour la manipulation d’une des pales 22 à l’aide du système de levage 1. Afin d’atteindre la pale 22A, la tour 11 est en position déployée. L’éolienne est accostée au quai et la pale manipulée 22A est disposée sensiblement à l’horizontale. Comme particulièrement illustré à la , la nacelle 23 est orientée autour de l’axe X4 de l’éolienne de façon à limiter la distance horizontale DG entre le centre de gravité G et l’axe X1 du système 1. Un palonnier 31, porté par la grue 12, permet la prise de la pale 22A par la grue 12. La grue comprend un contrepoids 32, choisi de sorte que la charge exercée par la grue 12 et la pale 22A s’exerce sensiblement selon l’axe du système 1. La illustre un procédé pour la manipulation d’un équipement lourd 41 de la nacelle 23 de l’éolienne 4, à l’aide du système de levage 1. Cet équipement peut être un alternateur ou une boite de vitesse de l’éolienne ou tout autre élément de la nacelle qu’il serait nécessaire d’installer ou de manipuler. Afin de pouvoir déposer l’équipement 41 dans nacelle 23, la tour 11 est en position déployée. Dans l’exemple de la , l’éolienne diffère de celle des figures 1 et 2, en ce que le mât 24 n’est pas centré, mais s’élève au-dessus d’un flotteur 27. Cette disposition permet d’approcher la nacelle de l’axe du système 1. Bien entendu, le système est adapté pour faire la même opération avec une éolienne du type des figures 1 et 2, ou de tout autre type d’éolienne flottante susceptible d’être amenée à quai. La illustre l’utilisation du système 1 en tant que grue portuaire pour le déchargement d’un colis 50 sur un navire, ici une barge 5. Un déplacement horizontal du système en charge est rendu possible par le déplacement du portique 13 sur les rails 13 R. Dans l’exemple illustré, et pour avoir un ordre de taille du système 1, le dessus du quai 2 ayant un niveau N2 considéré comme « zéro », à titre d’exemple on donne les chiffres suivants : niveau NA d’appui du premier élément : 17,5 mètres ; niveau N21 de l’axe X21 du rotor 21 de l’éolienne 4 : 158 mètres. Dans la position des figures 1 à 3, la tour étant totalement déployée, le niveau N14 de l’axe de basculement X14 est de 140 mètres, environ ; et, dans la position de la , la tour étant totalement rétractée, le niveau N14 de l’axe de basculement X14 est de 40 mètres, environ. Bien entendu, ces dimensions peuvent varier ; elles peuvent notamment augmenter pour permettre de travailler sur des éoliennes dont la taille tend à croitre avec la puissance des éoliennes et le développement de nouveaux parcs éoliens en haute mer. 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, le nombre d’éléments de la tour peut être différent de quatre ; chacun ou tous peuvent avoir une section qui n’est pas carrée, par exemple circulaire ou polygonale ; chacun ou tous peuvent aussi être formés autrement que par un treillis de poutrelles, par exemple par des tôles pleines. Le nombre d’éléments de la tour et leur hauteur respective sont calculés de façon à ce que dans la position rétractée, le système ait des dimensions optimales pour être utilisé en tant que grue portuaire et qu’en position déployée, le système ait des dimensions optimales pour être utilisé à l’entretien d’une éolienne flottante. Le contrepoids de la grue est optionnel. Dans le cas où la grue comprend un contrepoids, il peut être mobile radialement, de sorte qu’en l’éloignant ou en le rapprochant de l’axe du système on maintient une descente de charge sensiblement selon cet axe. La position relative du système et de l’éolienne, par exemple une pale, peuvent varier, la seule exigence étant que ce qui est à manipuler, par exemple une pale, permette sa manipulation par le système. Contrairement aux grues existantes, un système selon l’invention permet d’atteindre de très grandes hauteurs de levage par le biais d’une grue rotative montée sur une tour télescopique à fort élancement vertical. La charge passant sensiblement par la fibre neutre du mât, ou au moins dans l’enveloppe de la base de sustentation, les problèmes de moments fléchissant sont réduits et maîtrisés. Un système selon l’invention peut ne pas comprendre de portique. Il est alors utilisé fixe par rapport au quai sur lequel il est installé. Le système étant capable de prendre les chargements, de les installer ou désinstaller dans un périmètre limité autour de l’axe du mat., il n’est pas utile de gérer des modifications de contrepoids pénalisantes en temps d’opération, donc onéreuses. Le fait de pouvoir laisser le système immobile en position rétractée permet de s’affranchir des risques dus à des vents forts, importants en bord de mer. La possibilité de double usage du système, tant pour le chargement et déchargement de navires que pour l’installation et la désinstallation de parties d’éolienne depuis le quai est une vraie plus-value pour un port à vocation de construction. En outre, un système selon l’invention restant à poste sur son quai, son emprise au sol est réduite. Il ne nécessite ni temps ni espace de montage outre le temps, très réduit, de déploiement ou de repliement de la tour. Le système se substitue sans pénalité à une grue de quai préexistante pour le chargement ou le déchargement de navires, selon le principe que ce qui peut le plus peut le moins. Le système est et reste polyvalent pour une utilisation entre des hauteurs classiques pour des navires de toute taille et, par exemple, jusqu'à 150 mètres pour des éoliennes flottantes de forte capacité actuelles. Système (1) de levage pour le montage, l’entretien ou le démontage d’une éolienne flottante (4), caractérisé en ce qu’il comprend : - une tour (11) comprenant au moins deux éléments (11A-11D) télescopables entre eux de sorte que ladite tour peut prendre au moins une position rétractée, dans laquelle la tour a une hauteur minimale et une position déployée, dans laquelle la tour a une hauteur maximale ; - et une grue (12) montée sur un élément supérieur (11D) parmi lesdits éléments (11A-11D) télescopables, mobile en rotation autour d’un axe vertical (X1) dudit système (1). Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend un portique mobile (13), de préférence mobile sur des rails (13R), ladite tour (11) étant portée par ledit portique mobile. Système selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la grue est une grue à flèche (14) relevable. Procédé de levage dans lequel un système (1) selon l’une des revendications 1 à 3 est installé le long d’un quai et en ce que le système (1) est utilisé pour le chargement ou le déchargement d’un navire (5).