Tours de puissance 3 : grandes grues à tour pour les travaux sur les éoliennes

Grue Skyrex assemblée pour la construction d'une éolienne.

Après avoir examiné des conceptions de grues à tour plus ou moins conventionnelles destinées à l'érection d'éoliennes, cette dernière partie de la série examine un exemple de ce qui peut être considéré comme un concept plus peu orthodoxe.

De par leur nature, les parcs éoliens sont souvent situés dans des endroits reculés et difficiles d'accès. Pour pallier ce problème, il est possible de réduire la quantité d'équipements à transporter sur site, puis à assembler ou installer, démonter et emporter. La possibilité de fixer la grue au mât de l'éolienne en construction permet de réduire considérablement le volume de transport.

Ce principe est suivi par une grue brevetée et de pointe, développée par Skyrex, basée en Suède. Ce système modulaire permet une hauteur sous crochet allant jusqu'à 210 mètres. La capacité de levage est de 150 tonnes dans un rayon de 9 mètres. La portée maximale est comprise entre 16 et 21 mètres selon la configuration de la flèche.

L'idée d'attacher une grue à tour à ascension externe au mât d'éolienne en construction n'est pas nouvelle. L'utilisation d'une conception auto-grimpante pour réduire considérablement l'espace de gréement n'est pas non plus nouvelle. La différence réside toutefois dans la flexibilité de l'ancrage du mât de la grue au mât. L'objectif est de minimiser le transfert de charge de la grue à tour sur le mât. Cela a un impact considérable sur la conception des éoliennes. La plupart privilégient, en toutes circonstances, un concept de grue autoportante, c'est-à-dire autoportante.

Caractéristiques uniques

Grâce à son nouveau concept révolutionnaire et hautement spécialisé de grue à tour, Skyrex surmonte ces obstacles. Deux caractéristiques de conception brevetées la rendent unique :

1). La manière dont le support d'attache est conçu permet de fixer la grue à n'importe quelle partie de la coque de la tour de l'éolienne sans avoir besoin d'une connexion boulonnée structurelle conçue sur la tour de l'éolienne elle-même.

2). La façon dont la grue est équilibrée avec et sans charge permet d'éviter toute force de flexion sur le système de mât de la grue et donc toute charge latérale sur la tour de l'éolienne.

Transport de la grue Skyrex en chargements de camion standard.

Le processus de montage initial de la grue à tour à l'aide d'une grue mobile à roues de taille moyenne.

Les supports d'ancrage sont constitués de trois cadres entourant le mât de la grue. Ces cadres se déplacent librement sur des rouleaux le long des membrures du mât, guidés par un treuil de levage externe situé au sommet du mât. Des systèmes de serrage pour maintenir la structure de la tour sont intégrés aux poutres de liaison à la tour de l'éolienne.

Cela signifie que lors de l'élévation de la grue au niveau suivant, obligatoire pour le support d'arrimage, il y a toujours au moins deux haubans, chacun doté de deux bras flexibles et de dispositifs de serrage à câble appuyant sur des plaques sur la surface extérieure du mât de l'éolienne pour maintenir le mât de la grue. Grâce à la fixation du mât de l'éolienne à deux niveaux, un hauban peut être déplacé librement à l'emplacement souhaité avant le levage de la grue.

Trouver l'équilibre

La deuxième amélioration majeure réside dans les dispositifs d'équilibrage uniques intégrés à la grue supérieure. Au-dessus de la plateforme pivotante, la flèche peut être déplacée vers l'avant et vers l'arrière grâce à un système à crémaillère. De plus, le contrepoids à l'intérieur de la flèche peut également être déplacé vers l'avant et vers l'arrière.

Schéma montrant les différentes positions de la flèche et du contrepoids.

Ce concept trouve son origine dans les célèbres grues SGME de la série K des années 1960. Un système de câbles permettait de modifier la position du contrepoids en fonction du mouvement de la flèche. Dans le cas de la Skyrex, cependant, le principe de conception de la flèche à selle avec chariot mobile et le fonctionnement indépendant du contrepoids mobile et de la flèche constituent des améliorations majeures. Elles sont rendues possibles grâce à l'intégration de dispositifs de direction et de surveillance électriques modernes.

Gros plan du dispositif de serrage de la tour en position.

Dans l'installation d'éoliennes, la flèche est rétractée près du mât pour les charges lourdes. Simultanément, le contrepoids se déplace vers l'arrière de la flèche. Pour les charges légères, le contrepoids se déplace vers l'avant de la flèche. Pour une portée plus importante et un poids réduit, la flèche avance tandis que le contrepoids se déplace de manière à équilibrer le moment de charge.

Cela signifie que le contrepoids et la flèche peuvent se déplacer simultanément dans des directions opposées par rapport au mât de la grue. L'avantage de cette conception brevetée de la partie supérieure de la grue est la possibilité d'équilibrer la grue en fonction de la charge à lever et de la position de la flèche par rapport au mât.

La flèche est composée de deux sections carrées conçues pour faciliter le transport. À l'intérieur se trouve le treuil de levage.

Installation d'essai de la grue Skyrex.

Faire l'ascension

Pour une ascension sûre, la grue est conçue pour être escaladée par le bas. Des sections supplémentaires du mât sont insérées dans une cage d'escalade entourée de quatre vérins hydrauliques fonctionnant simultanément. Ainsi, aucune opération de levage dangereuse n'est nécessaire en hauteur. Pour maintenir la grue reliée au mât de l'éolienne pendant l'opération de levage, le cadre de support d'arrimage est équipé de galets se déplaçant le long des angles du mât. Un élément important de la conception de la grue est sa moindre sensibilité au vent par rapport aux grues à tour autoporteuses traditionnelles de conception européenne. Le mât lui-même est constitué de sections monoblocs identiques, reliées par un système de serrage à vis et écrous le long d'un axe vertical, et son installation est rapide.

Vue de dessus de la flèche rétractée avec le contrepoids bleu en position avant.

La grue entière peut être transportée sur seulement 15 remorques standard ou conteneurs de 40 pieds. Cela représente une réduction de 75 % par rapport à une grue mobile conventionnelle pour l'installation d'éoliennes. L'utilisation d'acier haute résistance minimise le poids de la grue.

Pour réduire le temps d'installation, la base de la grue à tour est transportée d'un seul tenant grâce à des stabilisateurs repliables. Ceux-ci peuvent être actionnés hydrauliquement pour permettre le retrait de la remorque standard sous la base en forme de portique. Le montage initial de la grue ne nécessite qu'une grue sur camion de taille moyenne.

Lorsque la grue commence à monter, elle est autonome grâce à son propre crochet pour manipuler les sections de mât supplémentaires à insérer à la base de la tour. Selon la source d'alimentation, elle peut être actionnée électriquement ou par un groupe électrogène et une télécommande.

Descente de la grue le long de la tour de l'éolienne terminée.

Début scandinave

En 2021, Vestas a rejoint Skyrex en tant que partenaire actif. Ses premiers tests ont été menés avec succès au Danemark et en Suède.

Les caractéristiques techniques de cette grue, combinées à un faible coût de transport, sont remarquables. Il s'agit d'une machine très spécialisée, réservée aux travaux d'installation d'éoliennes. Contrairement à tous les autres concepts de grues à tour présentés dans cette série de trois articles, la Skyrex ne peut être transformée en grue à tour de levage lourd pour les travaux de construction généraux.

Il faudra attendre de voir si une telle grue de niche sera acceptée par les loueurs ou si elle restera à l'état de prototype. Les autres grues présentées dans les première et deuxième parties de ce rapport s'adaptent facilement aux applications de levage lourd en dehors du secteur de l'installation d'éoliennes. Leurs caractéristiques intégrées à la conception, permettant une installation et un transport rapides, deviendront prochainement la norme pour les grues à tour sophistiquées de levage lourd.

Démonstration des exigences minimales d'espace de conception de la grue à tour.