C’est un enjeu mondial : transition énergétique, réchauffement climatique, bilan carbone, souveraineté, maîtrise des coûts… chaque étape de la chaîne de valeur prend en compte la maîtrise de l’énergie. Nos ingénieurs interviennent pour le compte des producteurs d’énergie, pour leurs équipementiers ainsi que sur des projets collaboratifs internationaux de Recherche et Développement pour identifier de nouvelles technologies (électrolyseur, thermo-acoustique…)
Optimisation de la conception des équipements
Tout projet lié à l’énergie implique une chaine d’acteurs et de sous traitants qui sont propriétaires d’une partie définie du système qui sera interfacée avec d’autres et est impactée en amont comme en aval par des décisions d’ingénierie plus globales. Les simulations permettent aux entreprises de concevoir et d’optimiser les équipements mécaniques utilisés dans la production, la transmission et la distribution de l’énergie, tels que les turbines, les pompes, les vannes, les tuyaux, etc. et d’anticiper la mise en service comme l’exploitation. Cela permet une meilleure performance et une plus grande efficacité énergétique.
Analyse des défaillances
La fiabilité des composants et organes de sécurité est critique. La gestion des risques industriels passe par la sureté de fonctionnement des équipements. De plus, face à des coûts d’arrêts conséquents, il est nécessaire d’anticiper les risques de défaillance pour pouvoir élaborer des plans de maintenance robustes. Les simulations permettent de simuler et d’analyser les défaillances potentielles des équipements mécaniques afin d’identifier les zones à risque et de prendre des mesures pour les réduire.
Réduction des coûts et des délais
Les simulations permettent de réduire les coûts, les délais de développement en testant ou en optimisant les équipements comme les processus virtuellement avant leur mise en œuvre physique voire en explorant des tests virtuels qui ne sauraient être reproduits physiquement. Nos équipes travaillent directement avec les boards innovation et les équipes R&D de nos clients pour simuler chaque étape clé du projet.
Turbo-machine de type turbine a gaz (meca)
Les turbines, qu’elles soient à gaz, à vapeur ou hydrauliques, subissent divers chargements mécaniques (force centrifuge, pression,…) et thermiques (échange de chaleur fluide/métal, refroidissement) au cours de leur opération, de manière cyclique (start/stop), transitoire ou continue. Les simulations numériques permettent de déterminer la réponse des éléments de ces turbines sous ces sollicitations, et donc d’évaluer pour chaque type de dommage (vibration, fatigue cyclique, fluage, oxydation,…) les risques pour l’intégrité de la turbine dès la phase de design, et d’appliquer des corrections en amont de la production. Les calculs permettent en outre d’évaluer l’acceptabilité des non-conformités pendant la phase de production, ainsi que d’analyser finement les dysfonctionnements qui pourraient avoir lieu.
Analyses système 1D
Dans le secteur énergétique, les systèmes de refroidissement sont de première importance. Ces systèmes doivent être robustes et assurer des fonctions même en cas incidentel/accidentel. Les analyses systèmes en 1D permettent d’estimer les performances de ces systèmes et de vérifier que les fonctions sont correctement assurées en cas de défaillance par l’utilisation de systèmes de contrôles directement implémentés dans la simulation.
Fuites dans une turbine à gaz (CFD)
La simulation permet de prendre en compte de nombreux types de défaillance. Les cas de fuites dans un composant peuvent amener des conséquences désastreuses si la zone n’est pas correctement classifiée. Par exemple, une fuite de méthane dans une turbine à gaz mène à des risques d’explosion si la zone n’est pas correctement ventilée et que la classification de la zone n’est pas en accord avec les risques encourus. La simulation permet d’estimer la ventilation nécessaire et la classification inhérente en prenant en compte les effets physiques complexes liés à une fuite (écoulement supersonique, accumulation des gaz, etc…)
Composants
L’industrie de l’énergie fait appel à de nombreux composants dont la robustesse doit être avérée. Pompes, vannes et même châssis doivent être suffisamment robustes pour résister aux conditions tant normales que dégradées voire accidentelles. La simulation (mécanique, CFD, FSI, CEM…) permet d’analyser finement de nombreux paramètres variés : des effets de ballotement dans les réservoirs au fluage dans les composants en raison des hautes températures en passant par les efforts dans les vis, la robustesse de composants,… La simulation permet de déterminer et de vérifier que ces composants sont suffisamment robustes en conditions d’exploitation et en conditions accidentelles.
Post-traitement suivant les normes
Afin de simplifier les processus de vérification et assurer la sureté des opérateurs, des normes basées sur le retour d’expérience (RCC-M, EN 13445, etc…) ont été mises en place. La simulation permet de vérifier l’intégrité de ces composants en suivant les méthodologies de calcul et post-traitement des normes. Les équipes DAES ont développé une App ANSYS qui permet de simplifier et optimiser le post traitement des données selon le RCC-M, des versions pour le RCC-MRx et l’ASME sont en cours de développement et seront prochainement disponibles à la location ou à l’achat.
Innover pour l’avenir : la simulation numérique moteur de l’innovation !
La Cleantech (ou Clean Technology en anglais) désigne l’ensemble des technologies propres ou technologies vertes qui visent à réduire l’impact environnemental des activités humaines tout en améliorant l’efficacité et la productivité.
Les technologies Cleantech couvrent un large éventail de domaines, notamment l’énergie renouvelable (solaire, éolienne, hydraulique, géothermique), la gestion des déchets, le traitement de l’eau, la mobilité durable, les matériaux écologiques, les bâtiments intelligents, la production et la distribution d’énergie propre, etc.
L’objectif principal de la Cleantech est de fournir des solutions durables qui réduisent les émissions de gaz à effet de serre et préservent les ressources naturelles tout en créant de nouvelles opportunités économiques pour les entreprises et en améliorant la qualité de vie des populations.
C’est tout naturellement que DAES vous accompagne dans ces projets.
Conception et optimisation des produits
Les entreprises de la Cleantech peuvent utiliser la simulation numérique mécanique pour concevoir et optimiser les produits, tels que les éoliennes, les panneaux solaires, les turbines hydroélectriques, les pompes à chaleur, etc. Cela permet de réduire les coûts de développement et d’améliorer l’efficacité et la durabilité des produits.
Simulation des matériaux et de la performance
Les entreprises de la Cleantech peuvent utiliser la simulation numérique mécanique pour simuler la performance des matériaux utilisés dans la production de leurs produits, ainsi que la performance globale de leurs produits. Cela permet de tester des matériaux alternatifs plus durables et de concevoir des produits plus efficaces et plus performants.
Analyse des risques et de la durabilité
La simulation numérique mécanique peut être utilisée pour évaluer les risques et la durabilité des produits de la Cleantech tout au long de leur cycle de vie, de la production à la fin de vie. Cela permet d’identifier les risques potentiels et de prendre des mesures pour minimiser l’impact environnemental des produits.
Planification et optimisation des processus
La simulation numérique mécanique peut être utilisée pour planifier et optimiser les processus de production et de distribution des produits de la Cleantech. Cela permet d’optimiser l’utilisation des ressources et de réduire les émissions de gaz à effet de serre tout en améliorant la rentabilité.
Mécanismes des éoliennes
Les éoliennes et les différents composants de leur mécanisme sont soumis à des efforts considérables. En plus de tenir les charges liées aux conditions météorologiques, aux conditions de transport, au mécanisme en lui-même (palier, roulement…) et autres, ces pièces difficilement remplaçables doivent survivre de longue durée et donc tenir en fatigue. La simulation permet d’estimer l’impact de ces charges (normalisées ou non) sur la durée de vie de ces composants et leur robustesse.
Analyse des pales de l’éolienne
Qui dit éolienne dit pales. Ces composant soumis directement au vent et de dimensions importantes ont des impératifs de rigidité et de résistance à la flexion. Les analyses par éléments finis, au travers d’analyses modales et de calculs couplés FSI (interaction fluide-structure) permettent de vérifier ces impératifs et leur tenue dans des vents même violents. Les lois de matériaux disponibles permettent également d’anticiper tous les modes de rupture qui pourraient survenir dans le composite.
Impact environnemental d’une éolienne
La simulation permet d’anticiper l’impact environnemental d’un champ d’éoliennes. Lorsque le vent passe au travers d’un tel champ, la structure de l’écoulement est modifiée, ce qui peut avoir un impact sur la flore environnante. Par un calcul CFD, la modification de cet écoulement peut être anticipée.
De la même manière, par l’analyse des pressions résultantes, l’acoustique de ces engins peut être estimée et l’impact sur les riverains évalué.
Analyse système d’une usine de désalinisation
Une usine de désalinisation est constituée d’une boucle dans laquelle la pression est de première importance. Une analyse système en 1D permet de regarder l’évolution des différents paramètres (pression, débit, concentration en sel) dans les boucles tout au long du parcours, mais aussi dans le temps dans le cas de démarrage ou arrêt des pompes.
Analyse CFD des composant d’une usine de désalinisation
Pour séparer l’eau de mer en saumure et eau pure, l’eau passe par des filtres, des membranes (suivant la technologie employée). Des analyses CFD permettent d’estimer les performances de ces filtres et de les remplacer par des modèles équivalents dans des modèles plus globaux ou dans des analyses 1D.
