Des éoliennes plus efficaces et mieux recyclables. Des chercheurs du laboratoire national américain des énergies renouvelables (NREL) ont imprimé en 3D une pale d’éolienne faite d’un thermoplastique qui, une fois chauffé, revient à son état initial. Facilitant grandement la prise en charge de la fin de vie de ces équipements.
Long de 13 mètres, le prototype pourrait être le premier d’une nouvelle génération, à la fois recyclable mais aussi plus facile à produire, moins cher et plus efficace que son alternative actuelle. Ceci notamment grâce aux avantages de l'impression 3D, qui a déjà séduit certains constructeurs, comme GE pour les mâts et nacelles de ses éoliennes.
Habituellement, les pales d’éoliennes sont constituées de deux peaux de fibre de verre soudés par des adhésifs. Creuse, la structure est solidifiée par des âmes de cisaillement : des poutres internes rigidifiant l’ensemble. Une fabrication qui implique généralement du vinyle, de l’époxy ou encore du polyester – des matériaux dits thermodurcissables. « Une fois que vous avez produit une lame avec une résine thermodurcie, vous ne pouvez pas inverser le processus, explique Derek Berry, responsable du projet. Cela rend la pale très difficile à recycler. »
Eviter la colle
D’où l’intérêt d’utiliser l’impression 3D. Dans un centre de recherche dédié à l’énergie éolienne et marine du NREL, où sont mis à disposition des équipements de fabrication additive et de prototypage, l’équipe pluridisciplinaire a conçu un procédé capable d’imprimer un thermoplastique pouvant être fixé par simple soudage thermique, sans recours à des adhésifs souvent toxiques. « Avec deux composants en thermoplastique, vous avez la possibilité de les réunir et, en ajoutant de la chaleur et de la pression, de les coller, rappelle le responsable du projet. Vous ne pouvez pas faire cela avec des matériaux thermodurcissables. »
Au-delà du matériau, le procédé permet de fabriquer, presque sans post-traitement, une pale à la forme optimisée : les peaux constituant les deux faces de la lame peuvent être imprégnées de résine, elle aussi recyclable, afin de modifier localement leur densité. Des subtilités de conception qui devraient, selon les scientifiques, se traduire en chiffres. Ils estiment être capables de fabriquer, avec un gain de temps de 15%, des pales de 100 mètres de longueur 10% plus légères et 10% moins chères que leur équivalent actuel. Et facilement recyclables… évidemment.
En France un consortium réunissant l'IRT Jules Verne, le centre technique Canoe, Arkema (qui apporte sa résine thermoplastique Elium), Engie (en tant qu’exploitant de parcs éoliens), le fabricant de pales LM Wind Power (groupe GE), Owens Corning (fabricant de fibre de verre) et Suez travaille sur un projet comparable de pales d'éoliennes recyclables.
