Paliers lisses en polymère sans lubrifiant pour les systèmes de suivi photovoltaïque

"L'idée de base de notre entreprise était de mettre en œuvre un suivi solaire à l'aide d'une technique astucieuse, à un prix avantageux et de manière efficace", explique Thomas Vogel, directeur et porte-parole de l'entreprise TecnoSun Solar Systems AG à Neumarkt/Oberpfalz. Fondée en avril 2010, l'entreprise, qui emploie environ 12 personnes, fabrique des systèmes photovoltaïques (PV).

Le siège de l'entreprise est favorable : les conditions d'implantation d'une ville qui mise sur les énergies renouvelables offrent de bonnes conditions cadres à la jeune entreprise. Comme la décentralisation des marchés de l'électricité reste un thème important pour l'avenir, ce sont surtout les communes et les municipalités, mais aussi les investisseurs privés, qui misent sur l'énergie renouvelable.

Si le système de base consistait à l'origine en un guidage à deux axes, il est aujourd'hui complété par un guidage à un axe. S'y ajoute un système aérodynamique pour les toits plats. Il s'agit d'une solution fixe qui peut être installée sur des toits plats sans endommager la couverture du toit. "Et à l'occasion d'Intersolar, nous présenterons une installation pour les murs antibruit qui suscite déjà un grand intérêt", explique Thomas Vogel. "Elle sera produite en série au plus tard à partir du milieu de l'année".

Problème

TecnoSun Solar Systems AG était à la recherche de paliers lisses pour des systèmes de suivi vertical. Les exigences posées aux paliers étaient assez grandes : ils devaient avoir un faible frottement et se distinguer par une performance élevée. De plus, les paliers lisses devaient être résistants aux intempéries pendant des décennies, car les installations sont exposées à la chaleur, au froid, à la pluie et à la neige. Les travaux d'entretien et de maintenance doivent être rapides et simples.

Solution

Avec les paliers lisses iglidur, l'expert en photovoltaïque a trouvé une solution économique qui répond à ses exigences. Grâce aux lubrifiants solides incorporés, les paliers lisses ont un faible frottement et les points d'appui ne nécessitent aucun entretien. Ainsi, les lubrifiants supplémentaires sont superflus. Les paliers lisses sont insensibles aux conditions météorologiques extrêmes et la saleté ne constitue pas non plus un obstacle à leur fonctionnement.

Les systèmes de suivi pour les installations PV (trackers) sont des systèmes indépendants de l'orientation de la surface de base. Ils suivent la course du soleil pendant une journée et établissent ainsi un angle optimal entre le soleil et le module solaire, l'utilisation des modules est optimisée.

Il est prouvé que le rendement supplémentaire obtenu grâce à l'utilisation d'un système de suivi peut atteindre 40 %. Il permet d'obtenir une puissance nettement plus élevée et un rendement régulier tout au long de la journée. "Jusqu'à présent, les systèmes de trackers ont souvent fait l'objet d'arguments défavorables", explique Thomas Vogel. "Ils sont généralement considérés comme trop chers et défigurent le paysage en raison de leur taille, puisqu'ils mesurent généralement plusieurs mètres de haut. Nous avons suivi une autre voie et avons voulu maintenir la hauteur de construction basse, ce qui a également permis de réduire très largement les coûts par rapport à d'autres systèmes".

Les avantages des systèmes de suivi de ce fournisseur sont donc rapidement résumés : ils résident notamment dans la faible hauteur de construction d'environ 1,5 m et l'efficacité des matériaux qui en découle. Ainsi, les installations photovoltaïques s'intègrent bien dans le paysage et offrent une faible surface de prise au vent. À cela s'ajoute le concept d'entraînement. Jusqu'à 120 trackers sont actionnés par un seul moteur. Cela correspond à une surface de modules d'environ 400 m2. Cela a permis de réduire considérablement les coûts du système.

Normalement, un système de suivi est ancré dans le sol avec des éléments en béton qu'il faut un jour ou l'autre retirer péniblement. "Notre ancrage se compose de vis à terre, sur lesquelles est construit le système mécanique relativement simple, une construction purement métallique", explique Thomas Vogel. Les frottements dans le système sont complètement négligeables. Les paliers lisses en polymère sans lubrifiant d'igus GmbH, Cologne, y veillent. Il n'existe pratiquement aucune application dans laquelle la technique de palier sans lubrification ne démontre pas sa polyvalence.

Trois paliers non lubrifiés sont utilisés entre le tambour et l'anneau de traction, la plaque de base. "À ce stade, nous avons cherché une solution de qualité et performante qui, d'une part, devait fonctionner entièrement à sec et, d'autre part, ne devait pas être fragile en raison des conditions ambiantes", se souvient Thomas Vogel. Des durées de fonctionnement de l'installation de plusieurs décennies font partie du profil d'exigences. Et en cas de besoin, les paliers lisses doivent pouvoir être remplacés rapidement et facilement dans le cadre de travaux d'entretien et de maintenance.

Le matériau polyvalent iglidur P répond à ce profil d'exigences. En raison de sa stabilité thermique et de sa faible absorption d'eau, ce palier lisse fait partie des plus stables en termes de dimensions dans des conditions environnementales changeantes. Il est en principe recommandé pour les mouvements de rotation avec des charges moyennes à élevées. De plus, il est peu coûteux, ce qui se répercute sur la gestion de l'entreprise.

"En amont du développement de l'installation, nous avons réalisé à grands frais une série de tests pratiques avec les roulements les plus divers, afin de pouvoir tirer des conclusions fiables sur leur comportement en cas de charge. Différents fournisseurs ont présenté leurs produits", explique Thomas Vogel. "Sur le plan technique, les résultats des tests ont toujours été clairement en faveur des paliers lisses en polymère sans lubrifiant. À cela s'ajoutent le bon rapport qualité/prix et l'assistance complète. Notre interlocuteur responsable du service extérieur, Bernhard Hofstetter, est en dialogue permanent avec nous et nous informe des nouveautés et des développements, de sorte que nous sommes toujours à la pointe de la technique".

Le profil d'exigences pour les paliers lisses est extrêmement élevé. Ils doivent être résistants aux intempéries pendant des décennies, supporter la saleté et l'humidité et être faciles à monter. Le poids dû aux charges de neige joue également un rôle. De plus, ils sont fortement sollicités dans certaines zones, car des mouvements de rotation relativement importants agissent sur la construction mécanique de base. En outre, les points d'angle où le câble tire subissent des charges de traction qui peuvent atteindre plusieurs centaines de kg.

Avant de décider du matériau le mieux adapté à ce profil d'exigences, le fournisseur de polymères a lui aussi effectué, entre autres, différents calculs de charge et recommandé le matériau iglidur P après la procédure d'exclusion.

Avant de décider quel matériau serait le mieux adapté à ce profil d'exigences, le fournisseur de polymères a lui aussi effectué, entre autres, différents calculs de charge et a recommandé le matériau iglidur P après la procédure d'exclusion.

Contrairement aux applications dans la construction mécanique, les paliers lisses non enfoncés tournent autour de surfaces entièrement galvanisées. En raison des tolérances de montage nécessaires, il existe donc un risque résiduel que le palier puisse se gripper aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur. Là encore, les tests préalables ont montré que le palier lisse en polymère n'avait aucun problème à cet égard. Les paliers fonctionnent dès le premier jour dans les systèmes de suivi, sans qu'il y ait d'arrêts inutiles.

"Il a également été question de notre matériau standard iglidur G, qui a fait ses preuves dans d'innombrables applications dans le monde entier", rapporte Bernhard Hofstetter, le conseiller technico-commercial responsable du bureau bavarois Nord-Est d'igus. "Nous avons d'abord procédé à des premiers échantillonnages. Mais en raison de la faible absorption d'eau et de la dilatation thermique, le choix s'est finalement porté sur le matériau iglidur P".

En outre, dans un système à deux axes situé dans les montagnes suisses à une altitude de 1800 m, le matériau iglidur Q2 prouve sa résistance à l'usure. Indéformable en cas de charges élevées, il est prédestiné aux applications de pivotement fortement sollicitées dans des conditions extrêmes.

"À cette altitude, les températures varient extrêmement tout au long de l'année, sans compter les chutes de neige en hiver", explique clairement Thomas Vogel. "Pour rendre notre système de suivi encore plus robuste et facile à entretenir, nous utilisons le roulement résistant à l'usure. C'est naturellement dans ces conditions climatiques difficiles que les contraintes sont les plus fortes. Et nos premières expériences sont très bonnes. Le roulement en polymère répond également à nos exigences fondamentales, à savoir des solutions économiques, sans faire de concessions sur la qualité !"