Les époxys sont dans le vent

Les caractéristiques uniques, les paramètres d'utilisation, et l'exposition environnementale, particulièrement en mer, des éoliennes imposent à leurs composants de présenter une résistance élevée et une endurance remarquable, tout en étant également légers. Les époxys répondent à toutes ces exigences et plus.

Historique de l'éolien
Il y a cent ans, les moulins à vent qui couvraient le Texas, pompaient l'eau des nappes phréatiques pour irriguer les jardins et fournir de l'eau potable au bétail. Aujourd'hui, cet état pétrolier est en pointe aux Etats-Unis pour la production d'électricité éolienne. De toutes les énergies alternatives actuelles, l'énergie éolienne est la plus ancienne de toutes. La même portance aérodynamique qui permet aux avions de voler, était comprise des anciens marins, même s'ils n'en comprenaient pas les aspects physiques. Il y a bien longtemps, des voiles étaient également utilisées pour les pales des anciens moulins à vent. Les anciens moulins à vent ne servaient pas à générer de l'électricité, mais plutôt comme l'une des premières formes d'automation industrielle. Même le mot "éolienne" était utilisé autrefois pour désigner ces machines mues par le vent et capables de faire gagner du temps et des efforts, tout en augmentant la production. Le développement s'est poursuivi et, particulièrement au 19ème siècle, des progrès ont été réalisés pour rendre les éoliennes plus efficientes, jusqu'à ce que le réseau électrique atteigne toutes les fermes, et les rendent obsolètes. Dans les années 50 aux États-Unis, l'éolien a quasiment disparu, et a sombré dans l'oubli. Heureusement, les premiers succès de l'éolien, remontant au midwest américain, ont préparé le terrain pour faire de la technologie éolienne actuelle, une source d'énergie renouvelable viable. On a alors estimé que la capacité mondiale d'énergie éolienne se montait à environ 20 gigawatts. Au premier trimestre 2011, la puissance éolienne totale installée aux États-Unis était de 41 400 mégawatts, mettant les États-Unis au second rang derrière la Chine. En Amérique, 37 états ont installé des éoliennes de puissance industrielle, et 14 états ont installé au moins 1 000 mégawatts de puissance éolienne. Le Texas est en tête du pays, avec 10 085 MW de puissance éolienne. Plus de 5.600 MW sont actuellement en cours de construction. Il faut aussi considérer que les installations terrestres ne sont pas les seules. Les projets en mer exploitent mieux des vents plus forts pour alimenter les villes côtières. On estime que la puissance éolienne potentiellement disponible aux Etats-Unis à long-terme serait environ 16 fois au niveau actuel. Au niveau mondial, le potentiel de puissance éolienne serait jusqu'à 40 fois supérieur à la consommation actuelle.

Conception générale des éoliennes modernes
Les turbines éoliennes actuelles varient considérablement en taille et en puissance, avec des modèles de 1 à 200 kW, destinés à alléger les factures d'électricité de maisons individuelles ou de petites entreprises, jusqu'aux énormes turbines reliées au réseau électrique et produisant de 3 à 8 MW. A titre de référence, considérer qu'une seule pale (d'une hélice à 3 pales) de turbine 3 MW mesure environ 47m de long et pèse environ 2500 kg. Construite essentiellement en matériaux composite autour d'une âme en balsa ou en mousse, une telle pale peut valoir jusqu'à 300 000 dollars. En général, la plupart des éoliennes se composent de trois parties : un rotor (avec des pales), un générateur (générateur électrique, circuits de commande, et boîte de vitesse ou transmission), et une structure support (mât et système d'orientation). La plupart des composants et systèmes (générateur, boîte de vitesses, et système de freinage) sont installés dans le corps principal de la turbine, ou nacelle.

Applications de l'époxy dans les éoliennes
Comparé à d'autres adhésifs, les époxys sont généralement plus résistants et plus durables, ce qui les rend bien adaptés aux usages structuraux. Ils ont une résistance mécanique élevée, une stabilité dimensionnelle supérieure, et une excellente adhérence sur des substrats semblables et différents. Offrant également une meilleure résistance aux produits chimiques et à la température, les époxys montrent habituellement une plage de température d'utilisation très large. Les pales d'éoliennes sont constituées de nombreux éléments collés ou reliés entre eux, et doivent aussi accepter des pièces comme des déflecteurs de pluie, des volets, et d'autres aides aérodynamiques et environnementales. Les époxys peuvent être utilisés avec beaucoup de succès pour coller, combler des vides, fixer des inserts métalliques, réaliser des filetages, ou fixer des éléments externes. Des éléments structuraux comme des lisses sont souvent ajoutés pour améliorer la résistance et la stabilité dimensionnelle de la nacelle. Le montage mécanique dans de telles applications pose problème. Les perçages peuvent devenir des points de faiblesse, et doivent être étanchéifiés. Les vis vissées dans la nacelle elle-même peuvent provoquer des fissures ultérieures. Dans le cas de montages vis-écrou la difficulté tient à la difficulté, voire l'impossibilité d'accéder des deux côtés. Les époxys évitent ces problèmes puisque la nacelle n'a pas besoin d'être percée, ce qui évite également les soucis d'étanchéité. On peut faire varier le temps de séchage des époxys pour fixer facilement les lisses de manière permanente. Les conditions climatiques et les températures extrêmes provoquent des dilatations et contractions qui posent problème ; des catégories spéciales d'époxy sont capables de se dilater et de se contracter avec le substrat, éliminant ainsi les risques de fissuration et de délaminage. Si une réparation ultérieure est nécessaire, les époxys sont faciles à utiliser, sèchent rapidement, et peuvent être appliqués en n'accédant qu'à une seule face.
Tous les éléments à l'intérieur d'une nacelle d'éolienne, de la boîte de vitesses, jusqu'aux trappes et aux marches, nécessitent un montage solide. Les époxys constituent une solution idéale pour effectuer de tels montages dans la nacelle, sans nécessiter de maintenance. En outre, certains éléments comme des trappes nécessitent des découpes dans la nacelle qui doivent être scellées. L'époxy est une solution idéale pour fixer des pièces moulées ou des bandes d'étanchéité résistantes aux intempéries.
Contrairement aux équipements industriels dans lesquels les roulements sont montés à force ou à la presse dans les logements usinés en métal, les roulements des diverses applications de nacelle doivent parfois être montés dans des pièces en composite. Tandis que les composites sont généralement très résistants, c'est souvent un défi de réaliser un montage ajusté, durable, et stable dans le temps, entre un roulement et une structure en composites. Les époxys peuvent s'avérer très utiles pour maintenir et stabiliser des roulements dans de telles conditions, avec des vitesses et des températures de fonctionnement très différentes. Si les vis sont évitées autant que possible dans la construction des éoliennes, on ne peut complètement éliminer leur utilisation. Il faut garder à l'esprit la maintenance d'un équipement industriel au niveau du sol commence simplement par le simple fait de marcher dans l'usine jusqu'à l'équipement. Le service et l'entretien d'une éolienne par contre, commencent par une ascension à pieds de 30 à 60m jusqu'à la nacelle. Aussi, réduire au maximum la maintenance est indispensable. Dans ce contexte, les époxys sont utilisés lors de la construction initiale, et plus tard, quand un composant réparé est remonté, afin de garantir la tenue des fixations aux spécifications et leur pérennité.
Pour rester sur l'aspect maintenance, les époxys permettent aussi des collages résistants et durables pour la réparation des pales, l'étanchéité des tuyaux et des brides, ainsi que la protection et l'isolation des éléments électroniques ou électriques. Ils peuvent aussi servir à des tâches plus courantes comme la fixation de plaques signalétiques, éviter la corrosion, vernir des circuits électroniques, ou vernir les connexions électriques pour améliorer leur résistance aux intempéries.

Conclusion
Les équipements industriels sont soumis à de nombreuses vibrations, même lorsqu'ils sont fixés sur un sol de béton. Les éoliennes géantes sont d'énormes équipements intégrant des pièces mobiles de grandes dimensions, qui n'ont pas l'avantage d'être fixées solidement sur plancher stable en béton. Dans une éolienne, les vibrations sont non seulement amplifiées mais peuvent aussi générer un effet d'ondulation : un composant qui vibre peut provoquer une instabilité, augmenter l'usure, ou faire vibrer d'autres composants.
Les considérations environnementales sont beaucoup plus sérieuses quand il s'agit d'une éolienne. Les forces considérables de Mère Nature doivent être encaissées par l'éolienne, et ces mêmes forces provoquent des vibrations et des mouvements dans le domaine nouveau et moins stable de la dynamique mécanique. Résultat : Une éolienne n'est pas un environnement favorable, notamment pour des pièces, des composants, des éléments tournants, des systèmes électriques, ou des commandes électroniques. Les époxys ne rendent pas cet environnement plus facile, mais ils permettent de protéger, d'attacher, de sceller, de verrouiller, d'enduire, de monter, et de protéger des intempéries un large éventail de composants et de sous-ensembles qui doivent supporter des conditions extrêmes.

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