Le concept des nettoyeurs de l'extrême.

En partenariat avec des concepteurs de drones, ToitToitMonDrone développe et construit des drones et des équipements pour le dégivrage et la maintenance des éoliennes, la lutte contre les incendies et les solutions de nettoyage des bâtiments. Nous visons à développer des méthodes plus sûres et plus rapides que les solutions alternatives de dégivrage disponibles. Le composant principal du système est un drone captif dans un cadre de forme carrée qui est équipé de 36 hélices. La charge utile maximale est de 280 kg à 100 mètres. La hauteur maximale à laquelle il peut voler se situe entre 350 et 400 mètres. Lorsqu'il est connecté au système de pompe et en charge, la hauteur maximale est de 200 mètres.

Principe de fonctionnement

Un drone multi rotor est un système compliqué qui utilise plusieurs hélices pour gagner de l'altitude. Ce système est aérodynamiquement instable et nécessite un ordinateur embarqué pour contrôler le vol et rendre le système stable. Le contrôleur de vol utilise et combine les données des autres systèmes installés à bord pour maintenir un positionnement et une orientation précis.

Les composants du drone sont essentiels à sa fonctionnalité et à la sécurité de son vol. Notre drone nettoyeur de l'extrême est conçu avec les systèmes suivants :

• Le cadre est construit avec des matériaux de qualité aérospatiale. Cela le rend très solide, sûr et rigide.
• Hélices : la plupart des hélices sont fabriquées en plastique ou en fibre de carbone. La conception des hélices influence la fluidité du vol et augmente le temps de vol.
• Capteurs : à bord, il y a 2 accéléromètres, 5 gyroscopes pour une détermination précise des angles. Aucun magnétomètre ou GPS n'est installé car ces capteurs peuvent être brouillés, rendant le système piratable et instable.
• Contrôleurs : Il y a 2 contrôleurs redondants installés, l'un d'eux étant une sauvegarde du contrôleur principal. Le contrôleur de vol reçoit des informations de tous les autres composants et capteurs embarqués. Il est chargé de réguler la vitesse des moteurs, d'assurer la direction et de contrôler les caméras, le pilote automatique, la sécurité des points de cheminement et d'autres paramètres autonomes.
• Parachutes : 3 parachutes sont installés à bord et se déclenchent immédiatement en cas de chute libre du drone. Il ne faut que 5 mètres pour déployer le parachute, ce qui permet de sauver le système en cas d'urgence.
• Redondance : Les moteurs sont au nombre de 28/36 et les batteries sont au nombre de 16, ce qui permet au système de ne pas présenter de point de défaillance unique. Le signal de contrôle redondant est fourni par un câble qui ne peut pas être endommagé. Si le signal est perdu, le drone est contrôlé par une télécommande à radiofréquence.
• Télémétrie. Il existe un protocole à faible latence. La température des moteurs et l'état de santé des batteries sont surveillés en permanence pour que le pilote automatique puisse réagir en cas d'urgence.
• Algorithmes de stabilisation : Nous avons fait développer un système de stabilisation unique pour faciliter le pilotage automatique en cas de conditions météorologiques difficiles. Le système est "stable comme un roc" dans les vents forts.
• Système d'ancrage : le drone est relié au sol par un câble électrique qui fournit de l'énergie aussi longtemps que nécessaire. En cas de problème de connexion à l'unité d'alimentation, le drone peut voler avec les batteries embarquées pendant 20 minutes. L'attache affecte la capacité de poussée. La hauteur de vol est également affectée par le poids et la résistance du câble.
• Caméras : des caméras thermiques et RVB sont installées pour l'identification des points chauds et pour faciliter la vision de l'opérateur afin de faciliter le pilotage.
• Radar : augmente la conscience de l'environnement et la capacité à éviter les obstacles, même en cas de fumée épaisse ou de brouillard.

En mode opérationnel, le drone est relié à une remorque au sol qui dispose d'une plateforme de décollage et d'atterrissage. À la base se trouve également l'équipement de pompage qui comprend la pompe, le générateur diesel et une connexion au réseau. Notre drone peut être connecté directement à l'éolienne pour ses besoins en électricité, ce qui le rend très efficace et lui permet d'avoir une très faible empreinte carbone.

Le système dispose d'un équipement de pompage qui peut fonctionner avec différents types d'eau et d'autres produits chimiques liquides de nettoyage et de dégivrage. L'entreprise fournit toutes les pièces nécessaires pour réussir à dégivrer plusieurs éoliennes par jour.

La distance de fonctionnement est assez faible. Le drone est capable d'effectuer des revêtements avec différentes peintures ou produits chimiques. Ainsi, la distance d'approche de la pale de l'éolienne est inférieure à 1 mètre. Pour le dégivrage, le drone peut atteindre une distance de 1 à 1,5 mètre, ce qui garantit que le liquide de dégivrage est répandu et utilisé efficacement. Sur la base des informations disponibles à partir des tests effectués, le drone peut dégivrer complètement une éolienne avec des pales de 35 mètres de long en 1 à 2,5 heures, en fonction de l'épaisseur de la glace. et des conditions de travail telles que la température extérieure.

Comparaison avec les autres méthodes de dégivrage

Notre système est 5 fois plus rapide que la méthode d'accès par corde pour dégivrer une éolienne, et 5 fois moins cher que le dégivrage avec un système utilisant un hélicoptère, ou avec les techniques d'atténuation du givrage, comme le chauffage de la pale. Notre technique par drone réduit les risques en utilisant le drone et un opérateur, comparé aux autres méthodes qui nécessitent beaucoup plus de main-d'œuvre pour fonctionner.

Les opérations d'accès par corde posent de multiples problèmes de responsabilité et d'assurance. La sécurité des travailleurs est très importante et le travail présente de multiples risques. Une formation est nécessaire pour mener à bien les opérations de maintenance et les travailleurs doivent utiliser des cordes de haute qualité, des équipements d'escalade qui doivent être certifiés.

Un contrôle de sécurité complet est nécessaire avant chaque opération, des vitesses de vent spécifiques sont requises et des freins sont appliqués aux rotors. D'après les recherches effectuées, un système de dégivrage par hélicoptère en Suède a permis de dégivrer 10 éoliennes avec une consommation d'énergie globale de 41,9 MW. Dans ce cas particulier, le personnel et l'équipement utilisés ont dû se rendre sur un site situé à 500 km de distance, de sorte que les calculs incluent le transport de l'équipement vers le site de travail.
Notre système de drone a la capacité d'utiliser le raccordement au réseau existant. Le drone utilise 30-35 kw/h, ce qui signifie que la consommation énergétique globale est bien inférieure à celle de l'exemple de l'hélicoptère ci-dessus.

Comment un système de dégivrage par drone peut-il améliorer les coûts de maintenance dus aux effets du givre ?

L'article montre qu'un système utilisant un drone peut améliorer les coûts de maintenance dus aux effets du givrage. L'équipement est facile à transporter et peut être déployé assez rapidement. Le drone est conçu pour utiliser le réseau disponible s'il peut offrir la consommation électrique requise ou il peut être connecté à un générateur diesel séparé. Si l'éolienne est connectée au réseau, le générateur diesel peut être utilisé en secours ou pour alimenter les autres équipements disponibles. Si le drone peut dégivrer une éolienne en deux heures, cela signifie que la production d'énergie peut revenir à la normale et que les coûts de maintenance globaux seront faibles.

Quels sont les risques liés à l'utilisation de ces systèmes ?

Comme pour toute autre opération de dégivrage et de maintenance, il existe des risques liés à un tel système. Ces risques ont été présentés au chapitre 3 et l'on peut observer que certains d'entre eux sont liés à l'équipement lui-même tandis que d'autres sont similaires aux autres types de dégivrage et de maintenance tels que les manœuvres en hélicoptère ou l'accès par corde.

Dans quelles conditions une entreprise peut-elle investir dans un système de dégivrage et de maintenance par drone ?

D'après les calculs et les données disponibles, il semble que ce soit une bonne idée d'investir dans un tel système. Les drones affirment qu'ils améliorent les coûts et augmentent donc les bénéfices. Malheureusement, en raison du manque de données provenant d'entreprises directement impliquées dans les opérations de dégivrage et de maintenance, la réponse à cette question reste floue. Ce qui est clair, c'est que les techniques d'atténuation présentées dans ce projet sont plus coûteuses que l'utilisation d'un drone.
Les parties prenantes sont un élément important pour le succès de la mise en œuvre d'un projet qui utilise un drone pour les opérations dans l'industrie éolienne, il est donc important qu'elles soient suivies de près pour s'assurer de leur intérêt et de leur position vis-à-vis du projet. Toutes les parties prenantes ont besoin d'attention et aucune d'entre elles ne doit être sous-estimée car n'importe qui peut influencer la mise en œuvre du processus. Comme tout autre nouveau concept, l'exploitation des drones pose des problèmes de responsabilité qui doivent être pris en considération et faire l'objet d'un plan de gestion des risques.
Une formation est exigée par les autorités pour que les opérateurs acquièrent les compétences nécessaires pour piloter les drones. Une fois la formation terminée, une licence de drone est délivrée, qui atteste des compétences de l'opérateur, du type de drone et de la catégorie d'opérations. Cependant, il n'est pas clair que l'utilisation commerciale se réfère à un drone captif travaillant dans l'industrie éolienne.