Thermographie passive appliquée à la détection de délaminations dans les pales d’éoliennes

Une pale d’éolienne est une structure composite complexe généralement composée d’un revêtement (gelcoat), de polymère renforcé de fibres de verre (PRFV) et de fibres naturelles comme le balsa. Au cours de sa fabrication et de son service, de nombreux types de défauts peuvent apparaître, superficiels ou internes, tels que fissures, vides, corrosion, délaminage, etc. Ces défauts peuvent non seulement affecter l’efficacité énergétique de l’éolienne, mais aussi causer des dommages importants et réduire sa durée de vie. Par conséquent, une inspection régulière appropriée est souvent requise. Les inspections courantes dans l’industrie se font soit au moyen d’une nacelle, soit par dispositif télescopique depuis le sol. Comme les inspections visuelles ne peuvent pas détecter les défauts internes de la pale, des Contrôles non destructifs (CND) sont souvent réalisés en complément, que ce soient des tests par ultrasons ou par thermographie infrarouge.

Dans ce travail, la thermographie passive est utilisée pour détecter un délaminage dans la zone stratifiée principale de la pale. Une telle inspection est réalisée en utilisant le soleil comme source naturelle de chauffage. Un contraste thermique apparaît alors entre une zone défectueuse et une zone normale lors de l’exposition au soleil, contraste qui devient détectable par thermographie au bout d’un temps variant de quelques minutes à une demi-heure environ.

En laboratoire, le délaminage a été simulé par la réalisation, en face arrière d’un morceau de pale réelle, de trous à fond plat, dans lesquels est insérée une feuille de papier bulle, avant rebouchage par la même résine que celle constituant la pale. Au début de l’essai, cet échantillon a été déplacé de l’intérieur (température ambiante à 25 ∘C) à l’extérieur sous l’irradiation solaire

Des thermogrammes ont été enregistrés régulièrement toutes les 4 minutes de 0 à 32 minutes. Les résultats montrent que les défauts les moins profonds (insert à 3 mm et insert à 7 mm) peuvent être observés facilement dès les premières minutes, tandis que les contrastes thermiques maximaux pour les plus profonds ne sont observés qu’à des temps nettement plus longs, généralement autour de 15 minutes.

Un modèle numérique a par ailleurs été construit afin de calculer le transfert de chaleur à l’intérieur d’un bicouche revêtement + structure composite, avec des profondeurs de délaminages différentes. Une source de chauffage constante permet de simuler l’effet du soleil, et un coefficient d’échange (h = 15  W.m − 2.K − 1) est utilisé pour prendre en compte les échanges convectifs.

Selon ce modèle, la différence de température maximale est généralement atteinte à des temps compris entre 5 et 15 minutes, ce qui correspond bien aux résultats expérimentaux. Ces résultats sont également comparables à ceux rapportés par Worzewski.