Une alimentation en vide centralisée synonyme de 50 % d'économie d'énergie dans la production de pales de rotor

Maulburg, Germany La société Groß-Rotorblattfertigung GmbH a enregistré des économies d'énergie d'au moins 50 % sur l'alimentation en vide de sa production de pales de rotors, grâce à l'utilisation d'un système de vide centralisé. L'usine, qui appartient au groupe ENERCON, a également été en mesure d'éviter les émissions de bruit et de chaleur dans le hall de production en centralisant la génération de vide destinée à l'injection de résine. L'alimentation en vide, conçue et mise en œuvre par Dr.-Ing. K. Busch GmbH, est située dans un local séparé et alimente en vide l'ensemble de l'usine de Groß-Rotorblattfertigung.La société Groß-Rotorblattfertigung GmbH a enregistré des économies d'énergie d'au moins 50 % sur l'alimentation en vide de sa production de pales de rotors, grâce à l'utilisation d'un système de vide centralisé. L'usine, qui appartient au groupe ENERCON, a également été en mesure d'éviter les émissions de bruit et de chaleur dans le hall de production en centralisant la génération de vide destinée à l'injection de résine. L'alimentation en vide, conçue et mise en œuvre par Dr.-Ing. K. Busch GmbH, est située dans un local séparé et alimente en vide l'ensemble de l'usine de Groß-Rotorblattfertigung.
Fig. 1 : Groß-Rotorblattfertigung GmbH - Fabrication de lames de rotor

Depuis 2001, ENERCON fabrique des lames de rotor pour éoliennes sur le site d'une ancienne aciérie à Magdebourg-Rothensee. Aujourd'hui, six entreprises du groupe ENERCON totalisant environ 2 500 employés sont en charge de la fabrication des composants pour les éoliennes. Groß-Rotorblattfertigung produit différents types de lames de rotor avec des longueurs pouvant atteindre 45 mètres, avec trois équipes. Les composants individuels sont fabriqués à l'aide d'un processus d'injection sous vide, et sont ensuite assemblés. Différentes couches de fibres de verre et d'autres matériaux sont insérés manuellement dans une structure en sandwich. Elles sont recouvertes d'un film plastique qui est appliqué de façon à créer une étanchéité à l'air le long des bords du moule. Pour des raisons de sécurité, un second film est posé au-dessus et est également appliqué de façon à créer une étanchéité à l'air. On procède ainsi pour éviter, en raison des fuites potentielles, de possibles effets négatifs sur le processus, ou sur la qualité du composant fabriqué. Ensuite, on applique du vide pour retirer/extraire l'air situé entre le moule et les films plastiques. Après des tests d'étanchéité, l'injection de la résine dans l'élément commence. Par l'effet du vide, la résine pénètre dans toutes les zones et tous les espaces de l'élément et le sature ainsi complètement. Une fois la résine durcie et séchée, le moule peut être mis à nouveau à la pression atmosphérique et l'élément peut être retiré.

Auparavant, on utilisait des unités de vide décentralisées dotées de pompes à vide à palettes lubrifiées. Ces pompes étaient parfois installées en permanence, ou utilisées comme unités mobiles, auprès des différents moules. Elles fournissaient en vide les moules individuels à l'aide de tubes. Au total, 36 pompes à vide à palettes étaient utilisées pour mettre sous vide les moules et injecter les résines dans les éléments, cette opération nécessitait trois équipes de Groß-Rotorblattfertigung. Le vide était contrôlé manuellement à l'aide de vannes.


Fig. 2 : Système d'alimentation en vide central avec des pompes à vide à vis COBRA NX, sous forme de modules de vide individuels

Thomas Giesecke était responsable du département des méthodes et cherchait en 2016, une solution technique optimisée. Les inconvénients de l'alimentation en vide existante étaient liés au fait que la chaleur perdue provenant des pompes à vide à palettes était directement émise dans le hall de production. Les émissions sonores au poste de travail étaient également très élevées en raison du nombre de pompes à vide. De plus, Thomas Giesecke recherchait une alimentation en vide qui pourrait fonctionner sans huile comme fluide de fonctionnement, parce que les huiles ou les vapeurs d'huile ont un effet de séparation sur la fibre de verre et les matériaux de base, et peuvent ainsi avoir un impact négatif sur le processus de production. Sa vision, était de disposer en continu d'un certain niveau de vide, ce qui supprimerait la nécessité d'une régulation manuelle et rendrait ainsi le processus stable, sûr et transparent. Après avoir analysé précisément la situation actuelle, les spécialistes du vide de Dr.-Ing. K. Busch GmbH ont créé un système d'alimentation en vide composé de modules individuels de pompes à vide sèches à vis exemptes d'huile, COBRA NX. Ce système était conçu de façon à ce que ses dimensions soient adaptées au local technique séparé déjà existant. L'armoire de commande avec le système de contrôle est également située dans ce local.

Le système est configuré pour que quatre pompes à vide à vis sont raccordées à une boucle principale qui traverse l'ensemble du hall de Groß-Rotorblattfertigung. Le niveau de vide prescrit dans cette ligne est maintenu en permanence de manière précise. Il est utilisé pour l'évacuation initiale rapide des moules. Deux autres pompes à vide COBRA NX sont raccordées à une seconde boucle principale, indépendante de la première. Après l'évacuation initiale, ce circuit de vide sert à injecter la résine dans les éléments de la lame de rotor en gardant le même niveau de vide.

Conjointement avec Thomas Giesecke et son équipe, Marcus Kempf le programmeur et Dirk Sztuck le coordinateur du projet, les spécialistes du vide de Busch ont optimisé l'alimentation en vide: ainsi les panneaux de contrôle du vide sont interposés entre les moules individuels et les deux circuits de vide. Ils comprennent des vannes qui basculent automatiquement d'un circuit de vide sur l'autre lorsque l'évacuation initiale est terminée et que l'injection de résine commence. La solution à deux circuits et la technologie intelligente de contrôle du vide dans les panneaux de contrôle installés directement au niveau des moules des pales de rotor, permettent une mise en œuvre fiable et sécurisée du processus d'injection de résine. Ce système de contrôle permet également d'enregistrer et de sauvegarder toutes les données de processus. 



Fig. 3: Coupe transversale d'une pompe à vide à vis COBRA NX

Le niveau de vide requis varie beaucoup car les processus sont effectués à des moments différents sur l'ensemble des moules raccordés. Le système de contrôle basé sur la demande reconnaît la vitesse de pompage requise et active, ou désactive judicieusement les modules de vide en cascade. L'une des pompes à vide à vis COBRA NX est dotée d'un contrôle de fréquence. C'est généralement la première à être mise en marche. Une fois qu'elle atteint sa pleine capacité, la pompe à vide suivante est activée, et la pompe à vide à contrôle de fréquence réduit sa capacité si nécessaire. Si les demandes de vitesse de pompage augmentent, d'autres pompes à vide s'activent automatiquement. Ce système fonctionne selon un principe de roulement. Cela signifie que le système de contrôle prend en compte les heures de fonctionnement individuel de chaque pompe à vide, et les met en marche en alternance de manière à ce que toutes les pompes aient le même nombre d'heures de fonctionnement.

Étant donné que le système de vide centralisé est installé dans un local séparé, il n'y a plus aucun effet indésirable au niveau du poste de travail ; émissions de bruit ou de chaleur. Le système de vide de Busch est opérationnel depuis novembre 2016 ; Thomas Giesecke et son équipe sont très satisfaits car ils ont pu satisfaire à toutes les exigences liées à la nouvelle alimentation en vide. Un autre effet positif est apparu alors que l'on ne s'y était pas particulièrement intéressé lors de la conception : l'efficacité énergétique a été considérablement améliorée. Thomas Giesecke confirme qu'il a été possible de réaliser près de 50 % d'économie d'énergie grâce au nouveau système de vide. Cela devient évident lorsque l'on considère le nombre total de 36 pompes à vide à palettes utilisées auparavant, comparé aux six pompes à vide à vis COBRA NX du nouveau système. Une septième pompe COBRA NX sert uniquement de pompe à vide de secours. Les moules des éléments des lames de rotor plus petits sont toujours mis sous vide à l'aide des pompes à vide à palettes existantes. Désormais, elles seront peu à peu raccordées au nouveau système, qui a été conçu à cet effet, notamment en termes de capacité.

La réduction du nombre de générateurs de vide n'est pas le seul facteur qui a permis une réduction drastique de la consommation énergétique, le contrôle basé sur la demande a également joué un rôle. Auparavant, les pompes à vide fonctionnaient souvent 24h sur 24. Désormais, chaque pompe à vide à vis enregistre un nombre d'heures de fonctionnement beaucoup plus court.

Ensuite, cela permet de diminuer la maintenance, qui est déjà réduite pour les pompes à vide à vis en comparaison aux pompes à vide à palettes, et d'en minimiser les coûts. La maintenance peut être réalisée pendant le fonctionnement de la production en libérant individuellement les pompes à vide COBRA NX et en faisant fonctionner la pompe à vide de secours à leur place.

Groß-Rotorblattfertigung a déjà conclu un accord de maintenance global avec Busch. Il garantit que Busch effectuera toutes les opérations de maintenance pour un montant annuel fixe, et assume la pleine responsabilité du fonctionnement et de l'état opérationnel de l'alimentation en vide.


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