NREL fait avancer la technologie durable de l’énergie marine avec l’impression 3D
Alors que la demande mondiale en réduction de la dépendance aux combustibles fossiles s’intensifie, l’exploitation de sources d’énergie propres et renouvelables est devenue un sujet de plus en plus crucial. Parmi ces solutions émergentes, l’énergie marine, qui se concentre sur la capture de l’énergie des vagues, des marées et des courants, présente un immense potentiel dans la recherche de solutions énergétiques durables. Récemment, les chercheurs ont commencé à explorer une approche révolutionnaire pour développer cette technologie grâce à la fabrication additive. Une collaboration unique entre le National Renewable Energy Laboratory (NREL) et le Pacific Northwest National Laboratory met en lumière l’intersection prometteuse entre l’énergie marine et la technologie innovante de l’impression 3D.
Depuis plus de deux ans, les scientifiques du NREL explorent les applications pratiques de la fabrication additive pour améliorer les technologies d’énergie marine, en mettant l’accent sur l’impression 3D de métaux. Contrairement à l’impression plastique traditionnelle, qui s’est révélée inadéquate pour les applications océaniques, les chercheurs se sont rapidement tournés vers les métaux pour leur résistance et leur durabilité. Ces caractéristiques se sont avérées extrêmement bénéfiques dans les composants essentiels au bon fonctionnement des principaux producteurs d’énergie marine, tels que les parcs éoliens offshore.
Bras d’hydrolienne en acier inoxydable imprimé en 3D.
Insistant sur l’importance de matériaux robustes pour les environnements océaniques, Paul Murdy, ingénieur mécanique au NREL et responsable de l’étude sur la fabrication additive en énergie marine, a déclaré : « Dès le début, nous avons rapidement compris que les processus typiques de fabrication additive en plastique ne produiraient pas de composants assez solides pour résister aux forces océaniques. Il est devenu évident qu’il serait impossible de concevoir cette structure sans utiliser de métaux. »
L’acier inoxydable, connu pour sa résistance à la corrosion, est apparu comme un choix de premier plan pour créer des longerons de turbine de marée, l’épine dorsale des pales de turbine utilisées dans les parcs éoliens. En utilisant le dépôt de métal par laser, les chercheurs visent à créer des composants durables capables de résister à de forts courants d’air et aux forces océaniques.
De retour au laboratoire, les composants des longerons de turbine de marée font l’objet de tests rigoureux pour valider leur conception et leur durabilité. Les tests de charge et de fatigue garantissent que les longerons imprimés peuvent supporter les conditions du monde réel. En poussant les longerons au-delà de leurs limites, dépassant les spécifications de conception de 50%, les chercheurs comprennent comment ils se comporteront et dureront à long terme. Avec la technologie d’impression 3D, les composants sont mieux adaptés pour gérer ces conditions extrêmes. « Nous avons ouvert un espace de conception vraiment unique grâce à l’impression 3D. Ce projet a démontré que la fabrication additive a le potentiel de produire des structures très solides et rigides qui seront bénéfiques pour l’énergie marine« , ajoute Paul Murdy.
Les avantages de l’impression 3D dans cette industrie vont au-delà de la salle de conception, notamment des délais de fabrication et des coûts réduits. De plus, la possibilité de personnaliser les composants avec des détails complexes permet un prototypage rapide et efficace, permettant le test rapide de conceptions et des modifications des composants de longerons de turbine.
Le longeron de turbine de marée en acier inoxydable imprimé en 3D subit des tests pour s’assurer qu’il peut résister aux forces océaniques
Avec ces bénéfices, il est projeté qu’en augmentant le nombre de prototypes disponibles, une série de tests étendus et des processus de conception itératifs aideraient les chercheurs à identifier les technologies les plus prometteuses pour des secteurs de l’économie bleue comme l’aquaculture ou les micro-réseaux dans les communautés côtières. « Pour certaines communautés spécifiques dans des endroits particuliers, l’énergie marine pourrait changer la donne« , a expliqué Miguel González-Montijo, concepteur du composant des longerons de turbine. « Par exemple, chez moi, à Puerto Rico, une mise à niveau du réseau électrique qui intègre des technologies d’énergie renouvelable comme l’énergie hydrocinétique marine pourrait être bénéfique. Ces technologies pourraient aider de nombreuses petites villes à développer leur résilience énergétique et leur indépendance tout en fournissant une énergie renouvelable d’origine locale. »
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*Crédits de toutes les photos : NREL
