Il y a plusieurs décennies, une version beaucoup plus jeune de moi était dans la voiture avec mon père et mon frère, roulant sur l'autoroute sur une course ou une autre. Nous étions probablement tous sur le siège avant, et aucun de nous ne portait de ceinture de sécurité; ce fut 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, six ans, certainement pas, mais il était clair que papa l'avait fait et avait quelque chose à dire à ce sujet, alors nous avons simplement secoué la tête et attendu la leçon. "Parce que c'est comme ça que les missiles nucléaires sont gros." Il a ensuite expliqué comment le réseau routier inter-États des États-Unis, alors encore à ses balbutiements, avait été conçu pour s'assurer que les forces armées pouvaient se déplacer à travers le pays, de sorte que les viaducs devaient permettre aux camions avec de grosses charges de passer.

C'était une leçon intéressante à l'époque, et au fil des ans, j'ai continué à être impressionné par la prévoyance et l'ingénierie qui sont entrées dans le système Interstate 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 peser sur des choses qui semblent totalement indépendantes des dimensions du passage supérieur – 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 pendant l'administration Eisenhower. Mais quand il s'agit de l'énergie éolienne, la taille ou plus précisément la hauteur importe. Plus le moyeu d’une éolienne est haut au niveau du sol, plus le vent est constant et rapide. Une étude du National Renewable Energy Laboratory a cartographié les vitesses du vent à 110 m et 160 m au-dessus du sol (AGL) sur l'ensemble du pays. Par rapport aux vents à 80 m – environ la hauteur moyenne d'une grosse éolienne de nos jours – la différence est frappante.

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

Pont bas en avant

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

Transporteur de tour d'éolienne avec direction arrière. Source: Shandong Steer Machinery Co., Ltd.

La réponse évidente au besoin de telles grandes sections de base de tour est d'oublier de les fabriquer dans des usines et de simplement les construire sur site. Et bien que cela soit possible, l’économie de la construction va à l’encontre. Les usines qui fabriquent de telles pièces sont remplies de machines encore plus grandes nécessaires pour les fabriquer. Les ouvriers y sont des artisans qualifiés travaillant 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

Cependant, il se peut qu'il soit en fait possible de créer une usine de tours d'éoliennes sur le chantier. General Electric, en coopération avec la société de matériaux de construction LafargeHolcim et la société d'impression 3D COBOD, a récemment annoncé son intention d'imprimer en 3D les sections inférieures des tours d'éoliennes jusqu'à 200 mètres de hauteur. Leur premier prototype, un cylindre effilé de dix mètres de haut en béton extrudé, a été imprimé fin 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 site avec un minimum de besoins en métiers spécialisés. Selon la configuration des modules de 2,5 m pour les axes X et Y, le BOD2 peut imprimer des structures jusqu'à 14 m sur 50 m, il devrait donc être suffisamment grand 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 sur le piédestal extrudé.

Il y a évidemment beaucoup d'ingénierie à faire pour s'assurer que cette approche hybride supportera les charges que subiront de si 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 capacité à produire des bâtiments suffisamment attrayants pour que les gens souhaitent réellement y vivre et y travailler. Une telle application utilitaire semble être le cas d'utilisation parfait pour l'impression 3D à grande échelle, et nous sommes impatients de voir si elle est rentable à long terme.

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