Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Un problème important de l'exploitation des éoliennes en climat nordique est le givrage des pales. Actuellement, l'utilisation de systèmes de protections contre le givre pour les pales est très peu répandue en raison de leur grande consommation énergétique et de leur aspect non sécuritaire. Une alternative très intéressante en ce moment est l'utilisation de revêtements glaciophobes car ils s'avèrent non énergivores mais leur efficacité et leur durabilité n'ont pas encore été démontrées en éolien. L'éolienne étant une structure dynamique particulière et les événements de givrage étant de plusieurs types, une compréhension du processus d'accrétion de la glace sur différents types de revêtements est nécessaire pour l'avancement des connaissances dans le domaine. À cette fin, des expériences ont été conduites dans la soufflerie réfrigérée du Laboratoire international des matériaux antigivre de l'Université du Québec à Chicoutimi sur une section d'une pale statique avec trois produits glaciophobes commerciaux choisis selon des critères spécifiques. Les conditions expérimentales se basent sur des événements de givrage réels et représentent un événement de givre sévère. La mise à l'échelle de ces événements de givre réels a conduit à deux vitesses en soufflerie (21 et 33m/s), deux températures de l'air (-5 et -20°C) et à une teneur en eau de 0.4g/m3. Les essais portent sur des surfaces de pales recouvertes avec les revêtements seuls et, ensuite, une combinaison de chaque revêtement avec un système électrothermique de protection contre le givre. L'évaluation de l'efficacité des dispositifs est effectuée par l'analyse des formes de glace obtenues, des puissances consommées par les diverses combinaisons d'antigivrage et de dégivrage et enfin grâce à l'analyse de la distribution des températures internes du système.

Lorsqu'il est utilisé comme système de protection contre le givre, aucun revêtement à caractère glaciophobe n'est efficace pour réduire de façon significative l'accumulation de la glace sur les pales. Par contre, combiné à un système antigivrage électrothermique, ce type de revêtement s'avère efficace. La puissance doit néanmoins être suffisamment élevée de façon à occasionner un effet de ruissellement. Les revêtements hydrophobes réduisent d'environs 7% la puissance consommée par le système antigivrage électrothermique tandis qu'un revêtement superhydrophobe réduit jusqu'à deux fois plus cette puissance consommée. En mode dégivrage, une réduction de l'ordre de 15% est notée avec le revêtement superhydrophobe. Ces réductions de puissance sont dues en grande partie à l'hydrophobicité des surfaces.