Régulation de la production d’énergie à partir du mouvement d’un système flottant

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"La solution matérielle et logicielle NI a démontré sa fiabilité et sa facilité d’adaptation aux évolutions des conditions de développement."

- Philippe MAGALDI, GEPS TECHNO

The Challenge:
Développer la commande de régulation de puissance d’une génératrice convertissant un mouvement de fluide aléatoire en énergie électrique.

The Solution:
Utiliser un système NI CompactRIO programmé avec les Modules NI LabVIEW Real-Time et LabVIEW FPGA pour gérer les capteurs (pression, vitesse du fluide, intensité et tension de sortie de la génératrice), les actionneurs (électrovannes, électroaimants et pompes), ainsi que les communications externes.

Author(s):
Philippe MAGALDI - GEPS TECHNO

L’application s’intègre dans le développement d’un récupérateur de l’énergie des mouvements d’un système flottant soumis à l’action de la houle.

Start-up innovante créée en 2011, la société GEPS TECHNO a inventé un concept houlo-moteur testé sur des maquettes en laboratoire jusqu’à aujourd’hui. Depuis mi-2012, le bureau d’études s’est appuyé sur les résultats encourageants des essais pour concevoir la première installation pilote testée en conditions réelles.

Une énergie irrégulière et discontinue à dompter

Dans ce générateur, l’énergie est transmise à une turbine qui produit de l’électricité via une génératrice accouplée en direct, qui alimente des batteries qui, elles-mêmes, alimentent en continu le système de commande et de gestion de puissance.

La source d’énergie n’étant pas régulière et continue (0-2200 W), l’application requiert un automate de gestion de puissance qui intègre les données d’entrée fournies par les capteurs et délivre les commandes de sortie qui permettent la régulation du système complet.

En partenariat avec l’ICAM de Nantes

Au cours des études et essais de faisabilité préliminaires, GEPS TECHNO a été amené à concevoir et construire, en partenariat avec l’ICAM de NANTES, un banc d’essais pour ses maquettes. Le système de contrôle/commande de ce banc a été réalisé avec du matériel NI CompactDAQ et le logiciel LabVIEW, parfaitement maîtrisé par les étudiants de l’ICAM.

La solution matérielle et logicielle NI a démontré sa fiabilité et sa facilité d’adaptation aux évolutions des conditions de développement : cinq mois de l’idée du banc d’essai jusqu’aux premiers essais de la maquette, plus de 50 jours d’essais entre avril et juin 2012 sans défaillance.

NI CompactDAQ pour les essais de la maquette

Fort de cette expérience et du cahier des charges de son premier pilote « in situ », GEPS TECHNO a choisi les plates-formes NI CompactDAQ pour les essais et CompactRIO (contrôleur NI cRIO-9022) pour l’application. Les logiciels embarqués sont LabVIEW Real-Time pour la partie capteurs et données d’entrée et LabVIEW FPGA pour la gestion de l’électronique de puissance (fréquence 10 kHz).

Le choix s’est porté sur des plates-formes matérielles National Instruments pour des raisons pratiques : expérience du matériel de nos techniciens et ingénieurs, facilités de formation offertes par NI, facilité à disposer de consultants et formateurs pour les logiciels LabVIEW Real-Time et LabVIEW FPGA.

Le développement de l’application s’est déroulé en quatre phases :

  • formation des techniciens au logiciel LabVIEW
  • acquisition du matériel
  • formation des techniciens et ingénieurs aux Modules LabVIEW Real-Time et LabVIEW FPGA par un consultant extérieur avec application et accompagnement sur notre problématique
  • programmation par l’équipe GEPS TECHNO.

CompactRIO pour le pilote

Au bout du compte, avec le système CompactRIO, nous disposons d’un système embarqué compact, programmable à distance, qui s’est révélé particulièrement robuste et tolérant dans un environnement salin et hostile. La commande électronique de puissance a pu être prise en charge par le FPGA, l’ensemble fonctionnant en temps réel, avec une consommation inférieure à 10 W.

Aujourd’hui, il est trop tôt pour tirer des résultats ou des enseignements puisque la phase de développement n’est pas terminée. Le pilote sera mis en conditions réelles fin octobre 2012.

Nous pouvons cependant d’ores et déjà conclure à l’adéquation de nos besoins avec les caractéristiques et les performances de la solution NI retenue. Le développement se poursuit conformément à notre plan de marche.

Actuellement, les phases de test en atelier des boucles de régulation et le couple matériel/logiciel montrent la parfaite adéquation de la solution NI avec ce type de développement.

Vers un démonstrateur de 1 MW en 2014

De nouveaux pilotes viendront contribuer au développement court terme qui devrait déboucher sur la construction par GEPS TECHNO d’un démonstrateur d’une puissance de 1 MW en 2014.

Nul doute que durant toutes ces étapes, les solutions matérielle et logicielle NI mais aussi le développement du partenariat avec NI trouveront un terrain de jeu à leur mesure.

Novembre 2012

Author Information:
Philippe MAGALDI
GEPS TECHNO
27, Boulevard des Apprentis
44600 Saint-Nazaire
France
Tel: +33 (0) 02 40 45 97 74
philippe.magaldi@geps-techno.com

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