LafargeHolcim : des éoliennes plus hautes et plus rentables grâce à l’impression 3D

mât en béton imprimé en 3D pour éolienne

Les usages de l’impression 3D béton ne se limitent pas seulement à la construction de maisons ou de mobiliers urbains. Bien qu’encore balbutiants, ils commencent à s’étendre à d’autres types de structures comme des poteaux de 5G et même des mâts d’éolienne.

En effet, les cycles de développement longs et coûteux des éoliennes, ainsi que leur volumes limités, en font des candidates idéales à la fabrication additive. La grande liberté de conception offerte par l’impression 3D, combinée à sa réduction drastique des coûts et de temps de développement, explique l’intérêt grandissant des acteurs de l’éolien. On pense notamment à RCAM Technologies, une start-up californienne qui en 2017 déjà, faisait état de recherches sur un système d’impression 3D capable de construire des mâts éolienne in situ.

Associé à de nombreux projets de constructions 3D, LafargeHolcim, le leader mondial des matériaux et des solutions de construction, ne manque pas non plus d’ambitions dans ce domaine. Le groupe basé en suisse, a récemment annoncé une nouvelle collaboration, cette fois-ci avec GE et COBOD, visant à élaborer un socle en béton imprimé en 3D. Objectif, créer des éoliennes plus grandes, jusqu’à 200 mètres de hauteur afin de capter des vents plus forts. Le trio entend ainsi stimuler la production mondiale d’énergie renouvelable tout en abaissant le coût de l’énergie.

« L’impression 3D est dans l’ADN de GE et nous pensons que la fabrication additive grand format bouleversera l’industrie éolienne »

mât fabriqué par impression 3D

Composées d’aciers et de bétons préfabriqués, la majorité des éoliennes réalisées de manière traditionnelle ne dépassent pas les 100 mètres de hauteur. La raison est que le diamètre de la base est limité à 4,5 m, et que tout ce qui est plus large ne peut pas être transporté par la route, à moins d’en payer le prix fort.

On le sait, la grande force de la fabrication additive réside dans sa capacité à cour-circuiter les chaînes d’approvisionnement traditionnelles, en imprimant n’importe et n’importe quand. Les éoliennes ne font donc pas exception : l’impression 3D béton permettrait de s’affranchir d’un grand nombre de contraintes telles que le transport et le stockage, en réalisant des mâts plus larges directement sur place.

Les gains de productivité seraient considérables. En effet, si une éolienne de 5 MW de 80 m de haut produit généralement 15,1 GWh par an, la même structure deux fois plus haute, permettrait de produire 20,2 GWh par an, soit un supplément de 33 %. Une telle élévation permettrait de générer davantage d’énergie tandis que l’impression 3D béton réduirait les coûts de fabrication.

Responsable des technologies de fabrication avancées pour GE Renewable Energy, Matteo Bellucci commente : “L’impression 3D est dans l’ADN de GE et nous pensons que la fabrication additive grand format bouleversera l’industrie éolienne. L’impression 3D béton a progressé de manière significative au cours des cinq dernières années et nous pensons qu’elle se rapproche d’une application réelle dans le monde industriel. Nous nous engageons à tirer pleinement parti de cette technologie tant pour la flexibilité de conception qu’elle permet que pour la simplification logistique qu’elle offre sur des composants aussi massifs.

mât réalisé par fabrication additive

On apprend que les trois protagonistes auraient déjà imprimé leur premier prototype, une structure de 10 m de haut, en octobre dernier à Copenhague. Chaque partenaire participe au projet en apportant son domaine d’expertise spécifique : GE Renewable Energy ses connaissances en conception, fabrication et commercialisation d’éoliennes; COBOD son expertise technique en automatisation robotique et en impression 3D béton; tandis que LafargeHolcim développera matériau de béton imprimable 3D personnalisé pour les applications. Les prochaines étapes consisteront à produire une « imprimante prête à la production » capable d’imprimer des bases en béton de 10 à 80 mètres pouvant supporter une éolienne en acier de 200 mètres.

D’autres projets de commercialisation d’éoliennes imprimées en 3D se sont fait connaître dernièrement, notamment celui de l’Université de Purdue aux Etats-Unis. Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Pablo Zavattieri développe un système de fabrication additive visant cette fois-ci à construire des tours et des ancres pour éoliennes offshore.