Essai de fonctionnement électromécanique en conditions de froid et de gel

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Sirris utilise sa grande chambre d’essai climatique dans le cadre de projets de recherche, d'essai et de validation portant sur des systèmes électromécaniques déployés dans des climats rudes et extrêmes. Outre les essais à des températures extrêmement basses, il est désormais possible de mener des essais dans des conditions de gel. En effet, l'accrétion de glace constitue un problème dans les climats froids. 

Les installations ont été inaugurées en 2012. Au début, le département Sirris OWI-Lab s’en servait principalement pour mener des essais fonctionnels sur de gros composants multi-MW pour éoliennes (engrenages, transformateurs, convertisseurs, composants hydrauliques, etc.).
Afin de servir d'autres secteurs et vu la nécessité pour ceux-ci de se conformer aux tests de conformité pour les climats froids et le givrage, le laboratoire a renforcé son expertise dans ce genre d’essais pour d'autres domaines, notamment l'énergie solaire, la transmission d’énergie, les applications non routières, la défense et la marine. Il a également investi dans des outils additionnels pour proposer un environnement d’essai complet dans le domaine des climats froids, tropicaux, polaires et arides, afin que les produits de demain puissent fonctionner dans toutes les régions du monde.  

Chambre d’essai climatique de Sirris et exemples d’essais de température du laboratoire

L’accrétion de glace altère le fonctionnement des systèmes dans les climats froids 

Le froid et le gel peuvent influer sur les systèmes de diverses façons. Certains phénomènes sont évidents et ne doivent pas être surveillés. Par exemple, il est facile de maîtriser l’impact des basses températures sur les systèmes de refroidissement liquide : on baisse le point de congélation. Par contre, l’impact secondaire des basses températures en conditions de gel et de neige peut être destructeur et difficile à maîtriser. Par exemple, le radiateur du circuit de refroidissement de certaines éoliennes, logé au sommet de la nacelle. Quand il est couvert de glace, il perd sa capacité de dissipation de la chaleur, ce qui entraîne divers problèmes. Le gel peut aussi occasionner des problèmes aérodynamiques, de fréquence propre et de répartition du poids.

De gauche à droite : refroidisseur givré au sommet de la nacelle d’une éolienne en Scandinavie, tombereau après une tempête de neige au Canada, pluie verglaçante sur la fenêtre d’une voiture en Suisse

L'ajout de poids à la machine ou la structure peut sembler anodin, mais il est important d’en tenir compte lors de la conception et de faire les essais nécessaires pour s’assurer de la fiabilité et de la sécurité de fonctionnement. Dans le domaine maritime, tous les navires sont conçus pour accumuler une couche de glace de 35 mm sans perturbation de l'équilibre. Tout l'équipement des navires passe au banc d’essai dans les mêmes conditions extrêmes, afin qu’on en vérifie la fonctionnalité. Pour les éoliennes aussi, on tient compte de l’accrétion de glace sur les pales.

Cas extrêmes d'accrétion de glace sur un navire et une éolienne sous un climat polaire 

Simulation d'accrétion de glace en laboratoire

« La chambre d’essai climatique est le laboratoire idéal pour mener de tels essais de validation en environnement contrôlé, explique Bastiaan Reymer, test engineer chez Sirris. En refroidissant l’objet testé à des températures extrêmes, nous pouvons accélérer le processus d'accrétion de glace. Pour le moment, nous utilisons des aérosols manuels pour créer les couches de glace.  Nous étudions une façon d’automatiser la pulvérisation, afin de réduire l’intervention humaine et de créer une épaisse couche de glace en une nuit. »

Exemple d’essai de givrage (35 mm) pour VIKING Life Saving Equipment - Système d'évacuation maritime pour VIKING Life Saving Equipment A/S

Échantillons d’essai grands et lourds

« Grâce à ses grandes dimensions, sa capacité de charge de plus de 150 tonnes et sa capacité de refroidissement jusqu’à -60 °C, cette installation est unique en Europe, explique Pieter Jan Jordaens, business developer pour les installations d’essai climatique. Les exportateurs qui fabriquent des produits devant fonctionner sous des climats froids et polaires peuvent vérifier si les fonctions additionnelles supporteront ces environnements avant de les envoyer sur le terrain. Comme la chambre d’essai climatique se trouve dans un terminal de marchandises du port d’Anvers, les prototypes peuvent arriver par la route, la mer ou le train. Le personnel hautement qualifié dispose de tout un arsenal d’engins de levage pour placer soigneusement les échantillons d’essai dans la chambre. »

Système d’évacuation maritime pour VIKING Life Saving Equipment A/S et boîtes d’engrenages d'éolienne de 80 tonnes de ZF Wind Power à l’essai de conformité aux climats froids