Motivés par la nécessité d'éliminer les coûteux aimants aux terres rares dans les éoliennes à entraînement direct à grande échelle, les chercheurs de Sandia National Laboratories ont développé un type fondamentalement nouveau de contact électrique rotatif. Sandia est maintenant prête à s'associer à l'industrie des énergies renouvelables pour développer la prochaine génération d'éoliennes à entraînement direct.

La technologie Twistact de Sandia adopte une nouvelle approche pour transmettre le courant électrique entre un châssis fixe et rotatif, ou entre deux ensembles rotatifs ayant des vitesses ou des sens de rotation différents, idéal pour une application dans les éoliennes.

"Twistact est né en nous posant des questions vraiment difficiles", a déclaré Jeff Koplow, chercheur et ingénieur chez Sandia. "Nous savions que cela pourrait changer la donne si nous pouvions trouver un moyen de contourner la durée de vie limitée des contacts électriques rotatifs conventionnels."

"J'ai commencé à penser que toutes les architectures de contacts électriques rotatifs imaginables n'avaient peut-être pas encore été imaginées", a déclaré Koplow. "Nous avons passé beaucoup de temps à nous demander s'il existait un autre moyen plausible."

L'innovation résultante, Twistact, utilise un dispositif de contact à roulement pur pour transmettre le courant électrique le long d'un chemin à très faible résistance. La technologie s'avère bénéfique pour réduire les coûts, améliorer la durabilité et réduire la maintenance.

Éliminer la dépendance aux métaux des terres rares

La plupart des éoliennes actuelles à grande échelle dépendent d'aimants de terres rares, a déclaré Koplow. Ces matériaux ont un coût initial élevé et sont vulnérables aux incertitudes de la chaîne d'approvisionnement.

En 2011, par exemple, il y a eu une crise de la chaîne d'approvisionnement des matériaux de terres rares qui a fait monter en flèche le prix du néodyme et du dysprosium, les deux éléments de terres rares largement utilisés pour ces aimants. Cela avait le potentiel de bloquer la croissance de l'industrie éolienne. L'équipe de Sandia a commencé à développer Twistact à l'époque comme une couverture pour protéger l'industrie éolienne en pleine croissance des perturbations futures.

"Lorsque vous tenez compte du fait que les métaux de terres rares ont toujours été rares, que leur exploitation est connue pour son impact environnemental négatif et que des applications concurrentes telles que les véhicules électriques imposent également une demande sur les métaux de terres rares, la valeur proposition de Twistact devient claire", a déclaré Koplow.

Pas de frais de maintenance ou de remplacement

De plus, la technologie Twistact de Sandia traite deux processus de dégradation physique communs aux assemblages de balais ou de bagues collectrices à maintenance élevée :le contact glissant et l'arc électrique. Ces facteurs limitants réduisent les performances des contacts électriques rotatifs traditionnels et entraînent des durées de vie courtes et des coûts de maintenance ou de remplacement élevés.

Twistact, d'autre part, a été prouvé par des tests en laboratoire pour être capable de fonctionner pendant la durée de service complète de 30 ans d'une turbine multimégawatt sans entretien ni remplacement.

D'autres applications potentielles de la technologie comprennent les moteurs et générateurs synchrones, les chemins de fer électrifiés et les tours radar. Twistact peut également être utilisé pour remplacer les balais ou les bagues collectrices dans les applications existantes. + Explorer plus loin

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