Méthode de détection sans contact des effets de l’érosion éolienne sur un verre sodocalcique

En exploitation, les systèmes à énergie renouvelable sont soumis à des conditions climatiques variables occasionnant de nombreuses dégradations de leurs performances dans le temps. Parmi ces dégradations, l’érosion éolienne baisse l’efficacité énergétique de ces systèmes en modifiant ses propriétés dans le visible (absorbance, transmittance et réflectance). Un contrôle in situ des surfaces est possible, mais reste de proximité (observations visuelles, spectromètre portable, ...). On conçoit la difficulté d’un contrôle étendu dans le cas de centrales photovoltaïques ou de concentrateurs solaires constitués de plusieurs milliers d’unités (panneaux, miroirs).
Du fait de son faible coût, le verre est systématiquement utilisé dans les systèmes solaires comme support ou protection. Notre travail vise à quantifier la détectabilité de la dégradation par érosion éolienne au moyen de son émissivité apparente.
L’émissivité apparente est raccordée à l’émissivité spectrale des surfaces. Elle est obtenue sans contact au moyen d’une caméra thermique dans des conditions standards de thermographie. Bénéficiant des capacités d’imagerie infrarouge, il est possible de cartographier l’émissivité apparente de surfaces étendues et donc d’en imager les anomalies de surface incluant l’impact de l’érosion éolienne.
Dans ce but, des échantillons de verre sodocalcique ont été érodés, en utilisant une sableuse avec variation de l’intensité, des angles d’incidence et du temps de sablage. Une première étape consiste à déterminer le taux d’érosion pour chaque échantillon en utilisant une méthode d’imagerie basée sur le contraste noir et blanc. Des images d’échantillons ont été prises sous un microscope. Un logiciel de traitement d’image détermine le pourcentage d’érosion. Une seconde étape consiste à étudier la transmission du verre. Dans ce but, un dispositif a été assemblé en utilisant un pyranomètre encagé permettant de quantifier la transmittance du verre érodé. La troisième étape, consiste à caractériser les échantillons par émissivité apparente ϵΔλ, en utilisant le banc expérimental développé par le CERTES. Cet indicateur est obtenu sans contact dans des conditions de contrôle strict des températures d’influence.
Nous constatons que l’émissivité apparente est un indicateur sensible à l’érosion et sa valeur croit en fonction de la surface érodée. Le seuil de détection d’érosion par émissivité apparente est d’environ 20 % de surface érodée, par comparaison à une détection optique, il est de 50 %. Nous concluons que l’émissivité apparente est un indicateur de dégradation potentiellement plus performant que les méthodes optiques.