Il y a une vingtaine d’années, les premières éoliennes françaises fleurissaient sur les collines du sud et les grandes plaines du nord du pays. Aujourd’hui, l’éolien est la deuxième source primaire d’énergie renouvelable. Mais après vingt années de fonctionnement, l’obsolescence guette les parcs, engageant problématiques économiques et écologiques. Le projet FEDRE¹ a pour objectif d’optimiser les fondations d’éoliennes déjà existantes face aux contraintes imposées par le nouveau matériel, plus puissant qu’il y a quelques années. Rencontre avec Laurent Briançon, maître de conférence au laboratoire GEOMAS et directeur scientifique du projet.

Les éoliennes terrestres ayant une durée de vie comprise entre vingt et vingt-cinq ans, la problématique de rééquipement commence à émerger dans les parcs éoliens français. Pour les opérateurs de parcs, une alternative se présente pour augmenter l’offre énergétique sans implanter d’éoliennes supplémentaires : le « repowering » consiste à remplacer les anciens matériels par des modèles plus puissants. « Le nombre d’éoliennes implantables sur le territoire étant bientôt atteint, les constructeurs proposent d’augmenter la puissance pour éviter d’en construire de nouvelles, mais cela implique des contraintes techniques », explique Laurent Briançon.

Composée d’un rotor, d’une nacelle et d’un mât, une éolienne on-shore² classique repose sur une base circulaire en béton armé d’une vingtaine de mètres de diamètre. Le nouveau matériel proposé par le repowering est plus grand, plus lourd mais surtout, plus contraignant pour la fondation. « La solution actuelle envisagée pour remplacer le matériel est de déconstruire la totalité de la semelle en béton armé pour en construire une plus massive pour accueillir les nouveaux mâts. Notre équipe travaille à adapter ces nouveaux matériels sur les fondations déjà existantes pour éviter cette solution coûteuse et peu écologique. Il faut savoir que la construction d’une fondation représente à elle seule 10% du coût total de l’éolienne, et les blocs de béton usagés ne sont ni réutilisables, ni recyclables en raison de leur densité en ferraillage. La tonne de ciment nécessaire à la fabrication de la nouvelle semelle représente près de 900kg de dioxyde de carbone. Imaginez le nombre multiplié aux quelques 8000 éoliennes implantées en France ! »

Pour optimiser les fondations existantes, plusieurs pistes sont envisagées. L’équipe du projet FEDRE travaille à une conception évolutive. « Nous profitons de la pluridisciplinarité de notre équipe composée de chercheurs du laboratoire GEOMAS, de doctorants, de techniciens et d’entreprises du secteur. Depuis la fondation au mât de l’éolienne, nous avons une vision globale pour gérer les anciennes éoliennes et modéliser les nouvelles, du sol au ciel », explique le mécanicien des sols. Laurent explique les étapes du projet de recherche. « Nous avons déjà instrumenté une éolienne d’un parc implanté à Arras, dans le nord de la France. Grâce à des capteurs optiques très puissants, nous allons étudier pendant une année les différentes charges exercées par l’éolienne sur la fondation. Nous allons aussi évaluer la fatigue du sol, prendre en compte les mouvements des pales rotatives… Les anciennes fondations en béton précontraint devront supporter les 1400 tonnes des nouveaux mâts. Ensuite, nous modéliserons et maquetterons la nouvelle éolienne. C’est un beau défi. »

Dans les dix années à venir, 50% du parc éolien européen devra être rééquipé. L’équipe du projet FEDRE espère participer à l’amélioration de l’intégration de l’éolien dans le paysage énergétique et améliorer la compétitivité de la filière. « Si notre solution est viable, nous souhaiterions monter un groupement d’intérêt économique avec le consortium que nous avons formé. La part des énergies renouvelables dans le monde est encore trop basse face aux énergies fossiles. Nous espérons pouvoir participer à un repowering plus propre des éoliennes », conclut le chercheur du laboratoire GEOMAS.

¹ Fondations d’Éoliennes Durables et Repowering

2 Une éolienne terrestre, ou onshore, est par définition installée sur la terre ferme et se distingue des éoliennes offshore installées en mer.

Il y a trois ans, Alexandre Siccardi et Louis Dassonville, deux étudiants en Génie électrique à l’INSA Lyon se sont lancés dans le projet de concevoir une bobine Tesla. Découverte de leur nouvelle bobine, cette fois-ci, musicale !

Nikola Tesla était un inventeur humaniste. Son objectif était de diffuser à tous, facilement et gratuitement du courant électrique. En 1891, il invente la machine à la base de la transmission sans fil de l’électricité : la bobine Tesla. Cet appareil permet de générer une très haute tension qui émet un puissant champ électromagnétique. Sans cette invention, les radios et téléphones qu’on connaît actuellement n’existeraient pas. L’importante tension crée un éclair. En une année, Alexandre et Louis ont réalisé un premier prototype reproduisant les fonctions classiques de la bobine.

« On a rencontré de nombreux imprévus tout au long de sa conception. On avait envisagé un dispositif de plus de 2 mètres de haut pour avoir des éclairs les plus grands possibles ! Cependant, elle demandait trop d’énergie et les composants n’étaient pas adaptés. Mais il était hors de question de se contenter d’une petite bobine faisant de petits éclairs, alors on a changé de technologie pour en faire une nouvelle, alimentée en triphasée et capable de jouer de la musique. »

La folie des grandeurs ? Oui, mais en connaissance de cause. 

« Les bobines Tesla existent depuis longtemps et sont relativement faciles à fabriquer. Par contre, en concevoir une musicale est bien plus inédit et innovant ! C’est un véritable challenge à relever de par sa complexité car on évolue dans un environnement avec de hautes fréquences, de forts courants et de très grandes tensions. Cela demande de très bonnes connaissances en électricité. »

Aussitôt dit, aussitôt fait. En une année à peine, ils améliorent leur prototype et changent son fonctionnement.

« On a réussi à produire des arcs de 3,30 mètres alors que les éclairs de la précédente mesuraient au maximum 1,40 mètres ! Mais surtout, nous pouvons faire varier le bruit produit par les éclairs et jouer de la musique ! Pour couronner le tout, nous avons construit une cage et un costume de Faraday. Ceux-ci nous permettent de toucher les arcs électriques sans aucun risque d’électrocution. »

Les démonstrations sont impressionnantes et la bobine Tesla de l’INSA Lyon se fait connaître en dehors des murs de l’école.

« On a reçu beaucoup de demandes de démonstration ! Aussi bien sur le campus, que pour les cinquante ans du département Informatique, à la Cérémonie de Remise des Diplômes, ou encore ce week-end aux 24h de l’INSA, mais également hors les murs avec des représentations à la Japan Touch et au planétarium de Vaulx-en-Velin. On a conscience que notre bobine permet d’aborder plusieurs notions d’électricité de façon accessible à tous, tout en mêlant son et lumière. »

Légende photo / de gauche à droite : Marc Chanet, président du clubelek ; Alexandre Siccardi ; Louis Dassonville

Le Clubelek, en partenariat avec l’Association Des Élèves de Génie Électrique (ADEGE) et le département Génie Électrique, inaugure sa Bobine Tesla !

Cet événement a été organisé pour remercier toutes les personnes qui ont soutenu le projet de construction de la Bobine Tesla et plus largement, qui ont soutenu ses acteurs.

C’est également l'occasion de réaliser une démonstration de la bobine tout en permettant aux différents partenaires de se rencontrer autour d’un buffet.

⚠️ Pour les inscriptions, merci de contacter l’ADEGE : adege@insa-lyon.fr

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Aperçu de la programmation

• 19h30 – Bâtiment Gustave Ferrié
  Début de la soirée Accueil des invités
• 20h00 – Discours et remerciements
  Éric Maurincomme, Directeur de l’INSA Lyon
  Lionel Petit, Directeur du Département Génie Électrique
  Marc Chanet, Président du Clubelek
• 20h30 – Coucher du soleil
  Démonstration de la Bobine Tesla
• 21h – Buffet et visites
  Rencontres autour d’un verre et de quelques petits fours. Moment de partages et d’échanges avec la possibilité d’effectuer des visites du département Génie Électrique et du Clubelek.

Gérard Perrier Industrie : la maîtrise de l’électricité au service de l’industrie

Le cœur de notre métier : la conception, la réalisation, l’installation et la maintenance d’équipements électriques, électroniques, d’automatismes et d’instrumentation.
Le Groupe regroupe huit filiales : ARDATEM, BONTRONIC, GERAL, IDEM, SEIREL, SERA, SOTEB,TECHNISONIC et une société associée ER3i.
Chacune est positionnée sur des marchés en constante croissance. Leur réunion au sein du Groupe GPI nous permet d’offrir à l’industrie la gamme de services la plus vaste du secteur.

Conférence animée par : 

• Francelin André, Promotion INSA GE 2017
  Ingénieur BE - Division Nucléaire présentera la société GERAL, spécialisée dans la conception et la fabrication d’équipements électriques sur-mesure pour les environnements spéciaux.
• Raphaël Sertier, Promotion INSA GE 1994
  Chargé d’affaires - Expert sécurité machines interviendra en présentant la société SEIREL, spécialisée en transports par câble pour le secteur de la montagne et milieu industriel.
• Manon Blasco
  Chargée de missions RH Groupe GPI présentera le Groupe Gérard Perrier Industrie et sa politique Ressources Humaines.