Paliers lisses polymères pour le secteur solaire: des composants igus sur le nouveau système orienteur photovoltaïque de Conergy

Des composants igus sur le nouveau système orienteur photovoltaïque de Conergy Sous le soleil – exactement. Tel est l’objectif des systèmes orienteurs SolarOptimus utilisés sur les installations photovoltaïques de la société ConergyAG. Ces systèmes d’entraînement à deux axes commandés suivant un algorithme astronomique augmentent de quelque 30% le gain en énergie renouvelable. Afin que ces installations fonctionnent sans entretien sur de longues périodes, même dans des conditions climatiques extrêmes, Conergy a fait confiance à des composants igus tant pour les paliers lisses que pour les embouts à rotule et les unités linéaires. Le secteur allemand de la construction de machines et d’installations occupe une place de leader mondial pour l’énergie éolienne et la technologie solaire. Une position conquise par des entreprises dynamiques, comme la Conergy AG. Cette entreprise fondée en 1996 à Hambourg, spécialisée au début dans l’intégration des systèmes solaires, offre actuellement une vaste gamme de produits consacrés aux énergies renouvelables pour la production d’électricité, de chaleur ou de froid. Cotée en bourse depuis mars 2005 et listée au TechDAX, Conergy AG est parvenue à augmenter son chiffre d’affaires d’un incroyable 1830% depuis 2001 et compte ainsi parmi les entreprises technologiques allemandes présentant les taux de croissance les plus élevés. Ce succès s’explique en partie par le fait que Conergy offre dans le monde entier des systèmes complets pour la génération d’énergies renouvelables (vent, solaire et biomasse), tout en prenant en charge la gestion des projets, les services annexes et le financement. L’impressionnante croissance de l’entreprise est également générée par la mise au point et la production de produits maison. Conergy construit actuellement à Francfort sur l’Oder le site de fabrication le plus moderne d’Europe pour la production intégrée de wafers, de cellules et de modules solaires. Cet investissement de quelque 250 millions d’euros emploiera environ mille personnes une fois terminé. Des décisions « make or buy » pragmatiques
La question « make or buy » (faire ou faire faire) fait toujours l’objet d’une analyse très poussée. Bernd Krabbe, Responsable du Service Engineering & Service au sein du « Global Technology Team (GTT) Electronics » de la maison mère à Hambourg, l’exprime en ces termes : « Nous regardons ce qu’il y a sur le marché, à la recherche de systèmes répondant aux exigences élevées des clients. Si nos recherches s’avèrent infructueuses, nous mettons au point notre propre produit. » C’est apparemment ce qui est arrivé pour les systèmes orienteurs des installations photovoltaïques, car Conergy a récemment présenté un produit maison, le « SolarOptimus ». L’orientation augmente le gain en énergie
Ce système est destiné à conférer aux générateurs photovoltaïques une orientation toujours optimale par rapport au rayonnement solaire, un investissement qui en vaut la peine pour l’exploitant car les systèmes orienteurs à deux axes permettent d’augmenter le gain en énergie de plus de 30%. En Allemagne et dans les pays voisins, la position optimale des modules photovoltaïques est saisie à l’aide de capteurs de luminosité, ces capteurs s’orientant toujours vers le point le plus clair en présence d’une couverture nuageuse. Dans le sud de l’Europe, par contre, où le ciel est souvent dégagé et la luminosité très importante, les systèmes maintenant les modules photovoltaïques à angle droit constant par rapport au rayonnement solaire à l’aide de données astronomiques offrent de meilleurs résultats. Longévité assurée, même dans des conditions difficiles
C’est à ce principe de commande que fait appel SolarOptimus, un système mis au point tout spécialement pour les régions méridionales à fort rayonnement solaire. Philipp Vanicek, Responsable Produits, déclare à ce propos : « Les modules se déplacent sur deux axes horizontaux suivant un algorithme astronomique.» La longévité et l’absence d’entretien ont joué un rôle primordial lors de la mise au point du système de déplacement, les installations étaient souvent dans des régions isolées sans personnel sur place. C’est la raison pour laquelle les ingénieurs ont consciemment évité les systèmes d’entraînement complexes au profit de composants à la structure simple, mais de grande
qualité. Un principe retenu tant pour les moteurs que pour les logements. Bernd Krabbe, également Responsable de la mise au point du projet SolarOptimus, déclare à ce propos : « Nous avons fait part de nos impératifs et sollicité des approches de solutions. » Parmi les points à prendre en compte, citons le fait que les installations solaires soient souvent placées dans des lieux très secs, donc particulièrement exposés au sable et aux poussières fines. S’y ajoute la vaste plage de températures dans laquelle les aliers doivent fonctionner. « iglidur » pour les principaux logements
Les solutions avancées par igus se sont avérées être les plus convaincantes pour les critères exigés. Ainsi, tous les logements du SolarOptimus sont munis de produits igus. Des paliers en iglidur assurent le mouvement sans entretien et avec un faible frottement des axes principaux des systèmes de déplacement d’une longueur de quelque 20 mètres. Le lubrifiant « intégré » de ce polymère hautes performances permet en outre d’éviter l’ajout de lubrifiants auxquels la saleté est susceptible de se coller, un point absolument central pour la longévité des paliers dans les conditions d’emploi données. En choisissant l’iglidur G, Conergy fait appel au palier universel de la gamme de polymères iglidur, un produit qui convient aux mouvements pivotants et rotatifs à petite à moyenne vitesse. Leur insensibilité à la saleté constitue une autre caractéristique importante des paliers en iglidur G. Des paliers lisses pour diminuer les sollicitations des moteurs
Afin de diminuer les sollicitations au niveau des entraînements, les ingénieurs Conergy ont équipés de guidages linéaires la cinématique des systèmes de déplacement. Ici aussi, le choix s’est porté sur des polymères hautes performances d’igus. L’exactitude du guidage linéaire des axes est assurée par des films lisses Linéaires DryLin. Le boîtier du palier DryLin W en zinc moulé robuste se déplace sur un profilé stable ; la combinaison aluminium anodisé (rail) et film lisse iglidur (boîtier) offre les conditions nécessaires pour un fonctionnement sans grand frottement et sans « effets de stick-slip ». La plaque de montage accueillant les composants mobiles a été adaptée par igus selon les souhaits des ingénieurs de Conergy. Le sable et la poussière ne peuvent s’attaquer à ce système linéaire, étant tout simplement repoussés par effet de « chasse-neige» sans porter préjudice aux propriétés de glissement. Liaison articulée entre le module solaire et le système de déplacement
Conergy a choisi des embouts à rotule igubal pour les tiges de couplage reliant entre eux les supports des modules solaires. Ces éléments de liaison absorbent des forces élevées, offrent un très bon amortissement et ne pèsent que le cinquième du poids des boîtiers métalliques conventionnels. Mieux encore – et c’est là le principal argument pour leur utilisation dans le système orienteur – les embouts à rotule n’exigent aucun entretien même s’ils sont exposés à des poussières fines ou des saletés grossières. Le risque de grippage ou de blocage est inexistant et les lubrifiants solides incorporés garantissent un faible frottement et une résistance extrême à l’abrasion. Du sable parvenant du sud de l’Espagne pour les essais
Les entraînements des cadres des modules qui assurent l’orientation nord-sud génèrent une force de 6.800 N tandis que celle de l’entraînement des cadres principaux d’orientation est-ouest est de 10.000 N. La vitesse est faible, avec un maximum de 4 mm/s, et l’entraînement fait au maximum un tour complet par jour. Les sollicitations en termes d’usure sont toutefois élevées, les conditions environnantes étant hostiles à tous les composants. C’est la raison pour laquelle igus a effectué des séries poussées de tests et « importé » à cet effet du sable particulièrement abrasif du sud de l’Espagne, où les premières installations SolarOptimus sont déjà installées. Le résultat est probant : les paliers igus n’ont pas besoin d’être changés pendant toute la durée de vie calculée du SolarOptimus, même dans des conditions plus rudes que celles régnant normalement en pratique. Les paliers ont non seulement passé le test du sable et de la poussière, les polymères résistent également sans problème aux UV, aux températures très variées et à l’humidité. De bons résultats en pratique
En pratique, les premières installations SolarOptimus réagissent très bien depuis quelques mois dans le sud de l’Espagne, et tout porte à croire que le gain d’énergie supplémentaire calculé que permet l’orientation suivant les données astronomiques sera obtenu. Au final, 800 systèmes mobiles génèreront sur ce site de l’énergie solaire, sans conséquences néfastes pour l’environnement, et en alimenteront le réseau. Enfin, Conergy a déjà planifié plusieurs autres projets avec un nombre encore plus important de systèmes orienteurs. « Nous avons déjà vendu des systèmes SolarOptimus
d’une puissance totale de 13 MW », précise Bernd Krabbe à ce sujet. igus accompagne cette évolution satisfaisante en tant que fournisseur, mais aussi avec pour objectif d’optimiser les paliers dans l’optique du client. Cela permet de réduire les coûts de production pour les grandes quantités. Et le dynamisme avec lequel évolue Conergy AG ne laisse planer aucun doute quant à l’augmentation de celles-ci.