Contexte
For maximising the energy production and reducing the Levelised Cost Of Energy (LCOE) of offshore wind farms, the optimization of Operation, Maintenance and Service (OMS) costs appears as one of the key solutions to make the sector more competitive in the future. This implies notably a high decrease of the unscheduled maintenance activities, which constitutes around 65% of OMS costs, according to a study conducted by BVGassociates2. Thus, new maintenance strategies and tools should be further developed – such as improved decision making tools for maintenance; as well as the use of Condition Monitoring (CM) and Structural Health Monitoring (SHM) – as part of a Condition-Based maintenance (CBM) strategy. Indeed, a high potential of reduction of the LCOE could be achieved by the introduction of more holistic condition-based maintenance (CBM). This alternative consists in mitigating against major component failure and system breakdown with continuous monitoring, to detect incipient faults early and to determine any necessary maintenance tasks ahead of failure. With an early detection of damage, expensive and unscheduled repairs (i.e. corrective unscheduled maintenance) would be reduced, and the inspection frequency as well (i.e. scheduled maintenance) could be optimized and reduced. The development of CM and SHM systems is a growing sector, which is not used to its full potential.
This workshop forms the start of a much larger analysis by addressing one of the two key issues:
- monitoring of offshore structures,
- monitoring of concrete.
Workshop en lien avec le projet de recherche SHM-Grout bénéficiant d’un financement WEAMEC dans le cadre de son appel à projet Recherche.
Présentation du projet SHM Grout :
Le coulis de liaison (ou « grouted connection ») est une technique très répandue dans le milieu offshore et notamment pour les fondations dans le secteur de « l’oil and gaz ». Il s’agit d’un joint de ciment haute performance permettant la connexion entre deux cylindres d’acier concentriques.
Cette technique a été reprise dans le secteur de l’éolien offshore pour connecter la structure de l’éolienne à sa fondation. Selon le type de fondation, le joint est localisé soit entre la tour et la structure immergée de l’éolienne dans le cas d’une fondation de type « monopieu» soit entre la structure immergée et le pieu de fondation dans le cas d’une fondation de type « jacket » ou « tripode ». Cependant les efforts dynamiques que subit l’éolienne sont très différents de ceux retrouvés sur les plateformes offshores. En effet, le coulis de liaison présente à ce jour un challenge pour les développeurs de parcs éoliens offshores. En 2009-2010, un glissement progressif de la liaison a été observé sur près de 600 des 988 éoliennes offshores (type « monopieu ») en Mer du Nord.
Si aujourd’hui, des solutions partielles ont été apportées, notamment sur la conception de la liaison, des recherches sont en cours afin de mieux comprendre d’une part le mécanisme d’endommagement lié à la fatigue du matériau, et d’autre part l’impact de l’infiltration d’eau sur ce mécanisme d’endommagement. L’implémentation d’un système de monitoring (SHM) pour le coulis de liaison permettrait d’apporter un suivi de la dégradation avant rupture afin d’améliorer les modèles donc les outils et méthodes de conception.
Dans le cadre de ce projet, il s’agit surtout de recueillir des informations sur l’état d’endommagement de la structure, ayant pour finalité d’apporter un appui décisionnel dans la stratégie de maintenance et ainsi une réduction significative des coûts d’opération et maintenance. La détection précoce de l’endommagement permettrait notamment de minimiser les réparations coûteuses et inattendues liées à un endommagement sévère du joint (maintenance corrective); mais également d’optimiser/réduire la fréquence des inspections sur site (maintenance préventive).
> Plus d’informations sur ce projet de recherche
Programme :
- 14h00-14h25 Nuclear concrete structure monitoring: design and qualification procedure / Lesoille Sylvie, PhD, R&D Engineer “Monitoring” at ANDRA
- 14h25-14h50 The importance of automated data interpretation for Structural Health Monitoring – State of the art, tendencies and future perspectives: a focus on (offshore) wind energy / Kraemer Peter, Prof. Dr.-Ing., Chair of Mechanics / Structural Health Monitoring (University of Siegen)
- 14h50-15h15 Research on design and installation of grouted connections / Schaumann Peter, Prof. Dr.-Ing., Director of the Institute for Steel Construction (Leibniz University of Hanover)
- 15h15-15h40 Dialog between in-situ data, physico-statistical modelling and (stochastic-)physical modelling in the monitoring of large concrete structures / Dufour Frédéric, Prof., Vice President of the scientific committee for Research (Grenoble INP)
- 15h40-16h20 Concluding remarks