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Mobilité durable 11/04/2021

Vu du ciel : L’industrie de l’énergie prend son envol grâce aux drones

Les drones se sont progressivement fait une place en tant qu'outils d'exploration, d'inspection, de détection, de maintenance et de livraison dans le secteur des énergies renouvelables.

Zoom sur quelques unes des principales utilisations des drones dans le secteur des énergies renouvelables ainsi que sur les récentes innovations les plus notables.

Le projet CLARITY d'ENGIE Green associe des drones à des systèmes d’analyse laser afin de repérer les défauts invisibles sous la surface des pales.

L’utilisation des drones dans l'industrie de l'énergie s’est longtemps cantonnée aux relevés aériens lors d’opérations pétrolières et gazières. Cependant, ces dernières années, les UAV (véhicules aériens sans pilote) se sont progressivement frayé un chemin dans d'autres parties du secteur – y compris celui des énergies renouvelables.

Les drones peuvent être utilisés pour livrer des outils et superviser les opérations ; ils peuvent détecter les fuites de pipeline et même effectuer des réparations de base ; et il leur suffit de quelques heures pour inspecter l’intégralité des équipements d’un parc solaire ou éolien. En d'autres termes, les drones peuvent rendre les installations renouvelables à la fois plus sûres et plus rentables, tout en permettant un déploiement plus rapide des énergies propres et de leurs technologies.

Mais ce sont les réglementations qui ont jusqu’ici empêché les drones de décoller véritablement. Cette technologie à la fois naissante et en évolution rapide a parfois dérouté les autorités aéronautiques, qui ont eu du mal à suivre le rythme. Aujourd'hui cependant, à l’heure où l'Union européenne publie de nouvelles réglementations et que des normes internationales plus larges sont en préparation, l’essor des drones semble plus que jamais à portée de main.

Zoom sur quelques unes des principales utilisations des drones dans le secteur des énergies renouvelables ainsi que sur les récentes innovations les plus notables :

LES PRINCIPALES APPLICATIONS

Les drones équipés de capteurs et de caméras jouent un rôle de plus en plus important dans la collecte de données afin de mieux détecter les pannes système – préexistantes ou imminentes – dans les opérations de production d’énergie renouvelable. Par ailleurs, la surveillance aérienne est un moyen rentable et sûr de mener des inspections de routine des technologies courantes (panneaux solaires, éoliennes, etc.).

  • Inspection sécurisée. La majorité des éoliennes mesurent entre 80 et 120 mètres de hauteur et nécessitent des inspections fréquentes. Celles-ci sont généralement effectuées par un professionnel qui descend en rappel le long du mât après avoir inspecté la turbine et les pales de 45 mètres (un jour où le vent ne souffle pas, bien sûr). Selon les estimations actuelles, la réparation d’une pale peut prendre 12 fois moins de temps – à condition que le problème soit identifié tôt. Dans cet objectif, le projet CLARITY d'ENGIE Green associe des drones à des systèmes d’analyse laser afin de repérer les défauts invisibles sous la surface des pales.
  • Imagerie solaire infrarouge. Les fermes solaires à grande échelle ont recours aux drones pour identifier les problèmes de maintenance et de réparation autrement indétectables à l'œil nu. En équipant les drones de caméras thermiques, les inspecteurs peuvent obtenir un relevé optimal des performances des panneaux et ce, à une altitude relativement élevée. En règle générale, ces images permettant de détecter les cellules fragiles à l'intérieur d’un panneau sont prises à des angles compliqués, par le biais de caméras portatives ; mais avec l’aide d’un drone, une journée complète de travail peut être réduite à moins d’une heure.
  • Quadrillage aérien. Les survols de zones sont également un moyen efficace de rassembler de grands volumes de données topographiques et géologiques grâce aux images haute résolution collectées depuis les airs. Ces images peuvent en outre générer des modèles aidant à identifier la disposition optimale pour un panneau solaire.
  • Livraison hors-réseau Déployés correctement, les drones peuvent servir d’alternative écologique aux options de fret traditionnelles. Un exemple probant : la livraison de pièces de rechange ou d’outils sur des sites de production d'énergie renouvelable off grid, situés dans des zones dépourvues de réseaux routiers.

CLARITY : voir clair dans la matière

LES PROJETS INNOVANTS EN COURS

Relevés en mer Au Royaume-Uni, une équipe de chercheurs utilise des drones pour repérer les sites d'énergie marine potentiels.

  • Grâce à cette méthode (alternative potentielle plus rentable aux capteurs traditionnels de fond marin et aux navires de surveillance, à terme), les drones seront à même de fournir des enregistrements de haute qualité du mouvement maritime.
  • La vidéo sera ensuite envoyée à un algorithme qui s’applique à calculer la vitesse de l'eau en mouvement et d'identifier les sites optimaux pour l'installation des turbines marémotrices.
  • Tout au long des 12 mois que durera ce projet, l'équipe entreprendra des tests dans diverses conditions météorologiques à Ramsey Sound, au Pays de Galles, et à Pentland Firth, en Écosse.

Mesure de la biomasse

En Allemagne, un projet universitaire se penche sur l'utilisation de relevés aériens pour échantillonner la biomasse de l'alimentation du bétail. Le but : mieux déterminer la qualité et la quantité de graminées dans un pâturage donné, afin d’être en mesure de prendre des décisions plus durables dans la gestion des sites agricoles.

  • Équipé d'un système multi-caméras à ondes courtes et proche infrarouge, un drone sur mesure a pu fournir des images aériennes d'un champ expérimental divisé en parcelles correspondant à différents traitements de fertilisation azotée.
  • Les chercheurs ont découvert qu'il était possible d'obtenir une haute résolution spatiale et temporelle des terres agricoles de petite et moyenne taille. L’imagerie multispectrale présente l’avantage d’offrir un moyen non intrusif d'estimer la biomasse, sur la base d’informations spectrales de la lumière du soleil réfléchie depuis les terres agricoles surveillées.

Opérations offshore

Dans le parc éolien offshore de Rentel, à 34 kilomètres au large des côtes belges, une étude pilote vise à remplacer les opérations critiques et ad hoc par l’intervention de drones sans pilote.

  • Les sociétés partenaires, DEME Offshore et Sabca, ont déjà réalisé de nombreux tests – parmi lesquels des opérations de recherche et de sauvetage, des études environnementales, des inspections de turbines et de sous-stations, ainsi que des livraisons de colis.
  • Les vols d'essai ont été effectués par un drone de surveillance longue endurance qui a parcouru avec succès les 35 kilomètres séparant la côte belge du parc éolien de Rentel, ainsi que par un drone résident automatisé qui a mené une opération complète de recherche et de sauvetage grâce aux systèmes de détection infrarouge et de largage de bouées de sauvetage.
  • Les entreprises espèrent qu’au-delà de l'industrie éolienne offshore, l'étude pourra conduire à de nouvelles applications touchant à la sécurité et aux interventions critiques.


L’OEIL D’ENGIE - Au sommet de l’innovation

Depuis plusieurs années déjà, ENGIE envisage certaines activités énergétiques au sol par le prisme de projets de R&D menés par le Lab Drones & Robots d'ENGIE Lab CRIGEN. Parmi ces projets – rendus possibles par la plateforme Clearance qui offre aux pilotes de drones un accès sécurisé aux zones contrôlées –, citons notamment :

  • Énergie éolienne. L'inspection des éoliennes est une opération longue et coûteuse, où l’intervention de drones peut s’avérer précieuse. Le Lab Drones & Robots d'ENGIE Lab CRIGEN a développé et pré-industrialisé une solution de drone autonome dans le but d'assurer à la fois la sécurité de la mission (pas de brouillage, vision par ordinateur, pas de GPS) et la qualité des données (verrouillage à distance des paramètres du capteur iso) tout en divisant par quatre le temps d'inspection des pales. La solution de drone autonome permet une inspection plus rapide, qui réduit par conséquent le temps d’arrêt total de la turbine et les pertes financières induites par l’interruption de la production d’énergie.
  • Énergie solaire. ENGIE Lab CRIGEN accompagne ENGIE Green dans le développement de nouvelles offres pour accompagner les projets solaires dans toutes les phases : projet, préparation de chantier, construction, mise en service, inspection, maintenance et surveillance de chantier. L'objectif est de pouvoir couvrir l'ensemble de la chaîne solaire et transférer la technologie vers les unités opérationnelles.
  • Biodiversité.  En 2019, le Lab Drones & Robots, en collaboration avec ENGIE Green, a fourni un soutien opérationnel aux ornithologues et défenseurs des oiseaux occupés à localiser des nids de busards de Montagu, une espèce protégée d'oiseaux vivant dans les champs de maïs où sont installés des parcs éoliens. Les drones ont pu approcher les oiseaux à une distance non invasive sans dégrader les cultures, tout en accélérant considérablement le processus d'identification des nids. Le POC étant un succès, le Laboratoire d'Informatique et d'Intelligence Artificielle interviendra à son tour en développant des outils d'IA pour suivre le processus de localisation des nids sur le long terme. De son côté, ENGIE Green étendra ce travail de suivi à d'autres espèces ayant besoin de protection autour de toute la chaîne de production des énergies vertes.

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