Il y a plusieurs décennies, une version beaucoup plus jeune de moi était dans la voiture avec mon père et mon frère, parcourant l’autoroute pour une course ou une autre. Nous étions probablement tous sur le siège avant et aucun de nous ne portait de ceinture de sécurité; c’étaient des temps plus simples. Alors que nous passions sous un viaduc, mon père a dit: « Savez-vous pourquoi les viaducs sur ces routes sont si hauts? » Moi, à six ans, certainement pas, mais il était clair que papa avait quelque chose à dire à ce sujet, alors nous avons juste secoué la tête et avons attendu la leçon. «Parce que c’est la taille des missiles nucléaires.» Il est ensuite allé dans une explication de la façon dont le système routier inter-États aux États-Unis, alors encore à ses balbutiements, était conçu pour s’assurer que les forces armées pouvaient se déplacer dans le pays, de sorte que les passages supérieurs devaient permettre le passage des camions chargés de gros chargements.

C’était une leçon intéressante à l’époque, et au fil des années, j’ai continué à être impressionné par la clairvoyance et l’ingénierie qui ont été intégrées au système inter-États ici aux États-Unis. C’est loin d’être parfait, bien sûr, et ce n’est que récemment que les spécifications du système ont commencé à mettre un pincement sur des choses qui semblent totalement indépendantes des dimensions du viaduc – à savoir, la taille et l’efficacité des éoliennes.

Le plus grand, le meilleur

Extérieurement, la capacité de transformer l’énergie cinétique du vent en électricité semble avoir peu à voir avec les décisions de conception prises par les ingénieurs civils sous l’administration Eisenhower. Mais lorsqu’il s’agit d’énergie éolienne, la taille ou plus particulièrement la hauteur compte. Plus le moyeu d’une éolienne est haut au-dessus du niveau du sol, plus le vent est constant et rapide. Une étude par le Laboratoire national des énergies renouvelables, cartographié les vitesses du vent à 110 m et 160 m au-dessus du sol (AGL) sur tout le pays. Par rapport aux vents à 80 m – à peu près la hauteur moyenne d’une grande éolienne de nos jours – la différence est frappante.

Si les éoliennes pouvaient être soulevées jusqu’à 160 m AGL, de vastes étendues du pays pourraient potentiellement être utilisées pour la production d’énergie éolienne. Le NREL estime que des turbines plus hautes pourraient produire jusqu’à 45% d’électricité en plus.

Pont bas devant

Le besoin de turbines plus hautes est donc clair, mais leur construction plus haute crée d’autres problèmes. Plus la tour est haute, plus la base doit être large, pour supporter le poids massif des machines au-dessus et pour résister aux charges placées dessus par le vent. La culture actuelle de turbines de 80 m a des sections de base d’environ 4,5 m de diamètre, ce qui est juste en dessous de la hauteur minimale du viaduc routier (16 pieds ou 4,9 m) spécifiée pour les autoroutes inter-États. Lorsqu’elles sont placées sur une remorque surbaissée, ou sur une remorque faite sur mesure pour le travail, les sections les plus basses de la tour grattent à peine sous certains passages supérieurs, ce qui en fait quelques moments intéressants.

Transporteur de tour d’éoliennes avec direction arrière. La source: Shandong Steer Machinery Co., Ltd.

La réponse évidente au besoin de telles sections de base de tour est d’oublier de les fabriquer dans les usines et de simplement les construire sur place. Et si cela est possible, l’économie de la construction va à l’encontre de cela. Les usines qui fabriquent des pièces aussi énormes sont remplies de machines encore plus grandes nécessaires pour les fabriquer. Les ouvriers là-bas sont des artisans qualifiés qui travaillent dans des conditions contrôlées pour produire des pièces de précision qui résisteront à d’énormes charges. S’attendre à ce que de tels processus de précision soient exécutés au milieu d’un champ de maïs du Dakota du Nord à la mi-février demande beaucoup.

Extrusion sur site

Il s’avère cependant qu’il est peut-être possible d’installer une usine de tour d’éoliennes sur le chantier. General Electric, en collaboration avec l’entreprise de matériaux de construction LafargeHolcim et l’entreprise d’impression 3D de construction COBOD, a récemment annoncé prévoit d’imprimer en 3D les parties inférieures des tours d’éoliennes jusqu’à 200 mètres de haut. Leur premier prototype, un cylindre conique de dix mètres de haut en béton extrudé, a été imprimé à la fin de 2019 dans les installations de COBOD à Copenhague, a été imprimé à l’aide de l’imprimante à portique modulaire BOD2 de la société.

L’imprimante BOD2 a été conçue à l’origine pour imprimer des structures entières, des maisons aux petits immeubles de bureaux, sur place avec un minimum de personnel qualifié. En fonction de la configuration des modules de 2,5 m pour les axes X et Y, la BOD2 peut imprimer des structures jusqu’à 14 m sur 50 m, elle devrait donc être suffisamment grande pour imprimer les sections de base même pour les plus grandes tours d’éoliennes. . Une fois que les sections de base sont imprimées sur place à une hauteur où le diamètre se rétrécit à moins de 4,5 m, les sections préfabriquées traditionnelles seront vraisemblablement transportées sur le site et assemblées au-dessus du piédestal extrudé.

Il y a évidemment beaucoup d’ingénierie à faire pour s’assurer que cette approche hybride supportera les charges que subiront ces grandes éoliennes. Mais cela semble être une utilisation intelligente d’une technologie qui, franchement, nous a toujours semblé être un non-démarreur en termes de sa capacité à produire des bâtiments suffisamment attrayants pour que les gens veuillent réellement y vivre et y travailler. Une telle application utilitaire semble être le cas d’utilisation idéal pour l’impression 3D à grande échelle, et nous sommes impatients de voir si cela est rentable à long terme.



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