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Vent, sable et soleil : Paliers lisses polymères dans la technique solaire

Conergy fait appel à des composants igus® dans son nouveau système de tracker photovoltaïque

Toujours dans l´angle le plus favorable par rapport au soleil. C´est ce que garantissent les systèmes de tracker SolarOptimus sur les installations photovoltaïques de la société Conergy AG. Les systèmes d´entraînement à deux axes commandés par un algorithme astronomique augmentent le rendement en énergie écologique de 30% environ. Pour que les installations puissent rester sans entretien pendant de longues périodes malgré des conditions climatiques difficiles, Conergy a choisi des composants igus® tant pour les paliers que pour les embouts à rotule et les unités linéaires.

Les constructeurs allemands de machines et d´installations occupent une place de choix au niveau mondial dans le secteur de l´énergie éolienne et solaire. Cette position, ils la doivent à des entreprises dynamiques et Conergy AG en fait partie. L´entreprise fondée en 1996 à Hambourg comme intégrateur de systèmes solaires offre actuellement une vaste gamme de produits destinés à générer du courant, de la chaleur ou du froid sur une base renouvelable. Cotée en bourse depuis mars 2005 et listée au TechDAX, la société a connu depuis 2001 une hausse de son chiffre d´affaires de pas moins de 1830% qui vient la placer parmi les entreprises technologiques allemandes ayant la plus forte croissance.

Ce succès s´explique d´une part par le fait que Conergy propose dans le monde entier des solutions systèmes complètes de génération d´énergies renouvelables (vent, soleil et biomasse), y compris gestion du projet, service et financement. Il est d´autre part dû au fait que l´entreprise assure de plus en plus la mise au point et la fabrication de ses propres produits, autre source de croissance. A l´heure actuelle, le site de fabrication le plus moderne d´Europe destiné à la production entièrement intégrée de wafers, de cellules et de modules solaires est en cours de construction à Francfort sur l´Oder. Conergy y a investi environ 250 millions d´euros. 1.000 personnes environ y travailleront une fois la construction terminée.

Espagne : les trackers SolarOptimus permettent aux exploitants de centrales solaires d´augmenter le rendement énergétique de plus de 30% dans les régions ensoleillées.

 
Des décisions "make or buy" pragmatiques

La question "fabriquer ou acheter ?" est toujours analysée sous tous ses aspects. Bernd Krabbe, responsable de la division Engineering and Service dans l´équipe "Global Technology Team (GTT) Electronics" au siège de l´entreprise à Hambourg : "Nous regardons ce qu´il y a sur le marché pour voir s´il y a un système capable de répondre à nos exigences très strictes. Si ce n´est pas le cas, nous mettons au point notre propre produit. "Pour les systèmes de tracker pour installations photovoltaïques, les produits existants n´étaient apparemment pas satisfaisants puisque Conergy a présenté récemment son propre système, baptisé "SolarOptimus".

Le tracking augmente le rendement

Ce système a pour objectif d´orienter les générateurs photovoltaïques de manière à ce qu´ils soient toujours dans la position optimale par rapport au rayonnement solaire. Un investissement qui en vaut la peine pour l´exploitant puisque les trackers à deux axes permettent d´augmenter le rendement énergétique de plus de 30%. (En Allemagne et dans les pays voisins, la position optimale des modules photovoltaïques est déterminée à l´aide de capteurs de luminosité. Par temps nuageux, ces capteurs recherchent toujours le point le plus lumineux.) [Cela pourrait laisser penser qu´un algorithme astronomique ne fonctionne pas en Allemagne, mais c´est faux] Dans le sud de l´Europe où le ciel est souvent sans nuages et où la luminosité est très forte, les systèmes maintenant les modules photovoltaïques à angle droit par rapport au soleil à l´aide de données astronomiques sont plus efficaces.

Les axes principaux du système de tracking sont équipés de paliers iglidur®. Ceux-ci assurent des rotations avec peu de frottement, même dans les conditions les plus défavorables.

 
Longue durée de vie, même dans des conditions difficiles

Le SolarOptimus suit aussi ce principe qui a été mis au point spécialement pour les régions méridionales très ensoleillées. Philipp Vanicek, chef de produits : "Les modules se déplacent sur deux axes horizontaux suivant un algorithme astronomique. "Lors de la mise au point des axes, la longévité et l´absence d´entretien étaient au premier plan, les installations étant souvent en service dans des régions reculées sans personnel sur place. C´est la raison pour laquelle les ingénieurs de mise au point ont sciemment renoncé aux systèmes d´entraînement complexes et fait appel à des composants à la structure simple, mais de très grande qualité. Cela s´applique tant aux moteurs qu´aux logements. Bernd Krabbe, également responsable du projet SolarOptimius : "Nous avons fait part de nos exigences à différents fournisseurs de paliers et leur avons demandé de nous trouver des solutions. "Il convenait de tenir compte du fait que les installations sont souvent dans des lieux très secs ; il y a donc souvent beaucoup de sable et de poussière fine. La plage de température sur laquelle les paliers doivent fonctionner sans problème est aussi très vaste.

De l´iglidur® pour les logements principaux

Ce sont les solutions proposées par igus® qui se sont avérées être les plus convaincantes au vu de ces critères. Et tous les logements du SolarOptimus sont équipés de produits igus®. Sur les axes principaux des tiges d´une longueur de 20 mètres environ, des paliers en polymères iglidur® assurent un logement à faible frottement et sans entretien. La présence d´un lubrifiant solide "intégré" au polymère haute performance rend superflue l´ajout de graisse auxquelles la saleté peut adhérer, critère central pour la longévité des paliers dans les conditions d´utilisation sur place.

En choisissant iglidur® G, Conergy a porté son choix sur le "polyvalent" parmi les nombreux matériaux iglidur®, un matériau qui convient aux oscillations et aux rotations à des vitesses faibles à moyennes. L´insensibilité à la saleté compte aussi parmi les caractéristiques importantes des paliers en iglidur® G.

Pour la cinématique du système de déplacement, Conergy a choisi des guidages linéaires drylin® d´ igus®.

 
Des paliers lisses pour soulager les moteurs

Pour éviter que les entraînements ne soient trop sollicités, les ingénieurs de mise au point de Conergy ont prévu des paliers linéaires au niveau de la cinématique des systèmes de déplacement. Ceux-ci font aussi appel à des polymères hautes performances d´ igus®. Les guidages linéaires drylin® assurent un guidage parfaitement linéaire des axes. Le boîtier drylin® W en zamac robuste se déplace sur un rail très stable. La combinaison aluminium anodisé dur (pour le rail) et film lisse iglidur® (pour le patin) garantit un mouvement à faible frottement sans effet de stick-slip. La plaque de montage accueillant les composants mobiles a été adaptée par igus® pour répondre aux désirs de Conergy. Le sable et la poussière ne peuvent enrayer le mouvement de ces paliers. Ils sont en effet repoussés avec un "effet chasse-neige" sans incidence sur les propriétés de glissement.

Liaison articulée entre le module solaire et les tiges

Pour les biellettes reliant les supports des modules solaires entre eux, Conergy a choisi des embouts à rotule igubal®. Ces éléments de raccordement absorbent des forces élevées, ils ont de très bonnes propriétés amortissantes et n´accusent sur la balance qu´un cinquième du poids des boîtiers métalliques courants. Mais ce qui est encore plus important pour les systèmes de tracking, c´est que les embouts à rotule n´exigent aucun entretien, malgré une exposition à de la poussière fine ou à des particules grossières. Il ne peut donc pas y avoir de blocage et les lubrifiants solides intégrés garantissent un faible frottement tout en ayant une résistance extrême à l´usure.

Vue latérale d´un palier drylin® W sur le système de tracking SolarOptimus. La plaque de montage accueillant les composants mobiles a été fabriquée spécialement pour Conergy.

 
Essais avec du "sable de test" en provenance du sud de l´Espagne

Les entraînements des cadres des modules assurant l´orientation nord-sud génèrent une force de 6.800 N, celui des cadres principaux pour le tracking est-ouest une force de 10.000 N. La vitesse est faible, avec 4 mm/s maximum, et l´entraînement assure au maximum une rotation entière par jour. Les exigences en matière de résistance à l´usure n´en sont pas moins strictes, tous les composants étant exposés à des conditions difficiles. C´est la raison pour laquelle igus® a effectué des séries de tests complets pour Conergy et s´est même procuré à cet effet du sable abrasif du sud de l´Espagne, où les premières installations SolarOptimus ont été installées. Le résultat (positif) : Les paliers igus® n´ont pas besoin d´être remplacés pendant toute la durée de vie calculée du SolarOptimus, même dans des conditions plus dures que celles de l´exploitation. Cela ne s´applique pas seulement au sable et à la poussière, mais aussi à la résistance aux UV du polymère ainsi qu´à la vaste place de température et à l´humidité.

De bons résultats dans la pratique

Les premières installations SolarOptimus sont en service depuis quelques mois dans le sud de l´Espagne et tout porte à croire que le rendement supplémentaire calculé va être atteint grâce au tracking astronomique. Une fois le montage entièrement terminé, ce sont 800 systèmes mobiles qui vont générer de l´énergie renouvelable sur ce site et l´injecter dans le réseau. Entre temps, Conergy a déjà planifié plusieurs autres projets avec un nombre encore plus grand de trackers. Et Bernd Krabbe de préciser : "Nous avons déjà vendu des systèmes Solar Optimus d´une puissance totale de 13 MW. “

Embout à rotule igubal® sur mesure comme élément de raccordement pour les biellettes qui relient les modules solaires au cadre.

 

igus® suit cette évolution positive en tant que fournisseur mais aussi dans l´optique d´améliorer encore les logements du client. Cela permet de réduire les coûts de fabrication pour les grandes quantités. Vu le dynamisme avec lequel Conergy AG poursuit son expansion, il ne fait aucun doute que ces quantités vont augmenter.

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