Résistance à la corrosion et stabilité : évaluation des matériaux pour le montage des panneaux solaires

Introduction

La transition mondiale vers les énergies renouvelables, avec l’énergie solaire en tête, a fait des systèmes photovoltaïques (PV) un élément essentiel de l’infrastructure énergétique mondiale. Bien qu'une grande attention soit accordée aux panneaux solaires eux-mêmes, les matériaux utilisés pour le montage de ces panneaux jouent un rôle crucial dans la performance globale, l'efficacité et la longévité des systèmes d'énergie solaire. Les structures de montage doivent résister à des conditions environnementales difficiles, ce qui rend la résistance à la corrosion et la stabilité des matériaux des facteurs essentiels à prendre en compte. Cet article explore l'importance de la résistance à la corrosion et de la stabilité des matériaux utilisés pour le montage des panneaux solaires, avec des données réelles et des informations professionnelles sur les meilleures pratiques et les tendances émergentes.

1. Comprendre l'importance de la résistance à la corrosion dans les systèmes de montage solaire

Corrosion et son impact sur les supports solaires

La corrosion est l'une des principales causes de défaillance prématurée des systèmes de montage de panneaux solaires. Étant donné que les systèmes d’énergie solaire fonctionnent souvent dans des environnements difficiles, tels que les zones côtières très humides ou les déserts arides soumis à des tempêtes de sable, la corrosion présente un risque sérieux pour l’intégrité structurelle et l’efficacité de l’installation. Les composants corrodés, tels que les boulons, les cadres et les supports, peuvent entraîner une multitude de problèmes, notamment :

• Intégrité structurelle : La corrosion peut affaiblir les composants métalliques, entraînant un désalignement, voire un effondrement du système de montage.

• Efficacité énergétique : Les supports corrodés peuvent affecter l’alignement des panneaux solaires, réduisant ainsi l’absorption de la lumière solaire et la production d’énergie.

• Coûts d'entretien : L’usure accrue due à la corrosion nécessite des réparations et des remplacements plus fréquents, ce qui augmente les coûts d’exploitation.

Pour éviter de tels problèmes, la sélection de matériaux durables et résistants à la corrosion est essentielle lors de la conception et de l'installation des supports de panneaux solaires.

2. Évaluation des matériaux pour les systèmes de montage solaire

1. Aluminium : le champion du poids léger

• Avantages : L’aluminium est un choix populaire en raison de sa légèreté et de sa résistance à la corrosion. Il forme naturellement une couche d’oxyde protectrice lorsqu’il est exposé à l’air, ce qui empêche une oxydation supplémentaire.

• Résistance à la corrosion : La résistance à la corrosion de l'aluminium est particulièrement élevée dans les environnements secs. Cependant, il peut ne pas fonctionner aussi bien dans les zones fortement salines ou industrielles.

• Application du monde réel : Dans une étude menée par le Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL), les supports en aluminium ont démontré un faible taux de défaillance dans les installations solaires résidentielles et commerciales sur les toits, ce qui en fait un choix privilégié dans les environnements urbains.

2. Acier galvanisé : résistance avec protection enduite

• Avantages : L'acier galvanisé est une option rentable et durable couramment utilisée pour les systèmes solaires montés au sol. Le revêtement de zinc sur l'acier galvanisé agit comme une anode sacrificielle, empêchant la corrosion en se sacrifiant pour protéger l'acier sous-jacent.

• Résistance à la corrosion : Bien que l’acier galvanisé offre une protection robuste contre la corrosion, il n’est pas invincible. Dans des conditions très humides ou salines, le revêtement peut se dégrader avec le temps, exposant l'acier situé en dessous.

• Étude de cas : Un rapport de 2022 de la Solar Energy Industries Association (SEIA) a révélé que les supports en acier galvanisé installés dans les parcs solaires côtiers nécessitaient un nouveau revêtement dans un délai de 5 à 7 ans pour maintenir des performances optimales, soulignant la nécessité d'un entretien périodique.

3. Acier inoxydable : durabilité ultime

• Avantages : L'acier inoxydable offre une résistance exceptionnelle à la corrosion grâce à sa teneur élevée en chrome, ce qui le rend idéal pour les installations en environnement marin ou côtier.

• Résistance à la corrosion : L'acier inoxydable forme une couche d'oxyde passive qui empêche la rouille, même dans des environnements très corrosifs.

• Application du monde réel : Les parcs solaires côtiers, en particulier dans des régions comme la Californie et l'Australie, utilisent des systèmes de montage en acier inoxydable pour résister à l'exposition à l'eau salée. Une étude réalisée en 2023 par l'Agence internationale de l'énergie (AIE) a montré que les supports en acier inoxydable utilisés dans les environnements marins avaient une durée de vie 10 à 15 % plus longue que les supports en acier galvanisé.

4. Acier revêtu de poudre et revêtu : durabilité améliorée avec attrait esthétique

• Avantages : Le revêtement en poudre est une méthode populaire pour augmenter la durabilité et l’esthétique des systèmes de montage. Il ajoute une couche de protection supplémentaire, empêchant la rouille et la corrosion tout en offrant une finition visuellement attrayante.

• Résistance à la corrosion : L'acier enduit de poudre offre une protection significative contre la rouille, bien que le revêtement puisse s'user avec le temps en raison de l'exposition aux rayons UV et aux contraintes environnementales.

• Étude de cas : Une analyse réalisée en 2021 par le ministère américain de l'Énergie a révélé que les supports en acier à revêtement en poudre dans les installations solaires résidentielles présentaient une amélioration de 15 % de la résistance à la corrosion par rapport à l'acier non traité dans les zones fortement exposées aux rayons UV.

5. Matériaux composites : légers et sans corrosion

• Avantages : Les matériaux composites, tels que la fibre de verre et le plastique, gagnent du terrain dans l'industrie du montage solaire. Ces matériaux sont résistants à la corrosion, légers et faciles à installer, ce qui les rend idéaux pour les systèmes de toiture urbains.

• Résistance à la corrosion : Les composites ne rouillent pas et ne se corrodent pas, ce qui en fait une option intéressante pour les environnements difficiles où les matériaux métalliques peuvent échouer.

• Limites: Bien que les composites soient très résistants à la corrosion, ils peuvent ne pas offrir la même résistance ou durabilité que le métal, ce qui limite leur utilisation dans des systèmes montés au sol à grande échelle.

3. Normes et certifications de résistance à la corrosion

ISO 12944 : une norme mondiale pour la protection contre la corrosion

L'ISO 12944 fournit des lignes directrices pour la protection contre la corrosion des structures en acier exposées à divers environnements. Cette norme classe les conditions environnementales en cinq niveaux : C1 (conditions intérieures sèches) à C5 (milieux marins). Pour les systèmes de montage solaire, le choix de matériaux conformes à ces normes environnementales garantit une stabilité et des performances à long terme.

ASTM B117 : essais au brouillard salin pour la résistance à la corrosion

ASTM B117 est une méthode standard pour tester la résistance à la corrosion des matériaux par exposition au brouillard salin. Il est couramment utilisé pour évaluer la durabilité des matériaux utilisés dans les supports de panneaux solaires, en particulier dans les environnements côtiers ou industriels.

CEI 61730 : Sécurité des panneaux solaires et du système de montage

La norme CEI 61730 se concentre sur la sécurité et les performances environnementales des modules solaires et de leurs systèmes de montage. Il fournit des lignes directrices sur la manière dont les matériaux doivent fonctionner dans diverses conditions climatiques, garantissant ainsi que les systèmes de montage sont à la fois sûrs et fiables dans le temps.

4. Meilleures pratiques pour la sélection et l'entretien des matériaux de montage résistants à la corrosion

1. Sélection des matériaux basée sur l'environnement

Choisir le bon matériau pour les supports solaires est crucial pour garantir la longévité du système. Les zones côtières, par exemple, nécessitent des matériaux plus résistants à la corrosion, tels que l'acier inoxydable ou l'acier à revêtement spécial, en raison de l'exposition à l'eau salée. Pour les régions sèches et arides, l’aluminium peut suffire, car il résiste à l’oxydation et nécessite un entretien moins fréquent.

2. Inspections et entretien réguliers

Les inspections et l’entretien de routine peuvent aider à détecter les premiers signes de corrosion. Les contrôles réguliers doivent se concentrer sur l’identification de la rouille, de l’usure ou des dommages aux revêtements protecteurs. Dans les régions côtières, il est conseillé d'inspecter les supports en acier galvanisé tous les 5 ans et de les recouvrir si nécessaire pour maintenir la protection.

3. Application de revêtements de protection supplémentaires

Pour les systèmes exposés à des environnements difficiles, l’application de revêtements protecteurs, tels que l’anodisation pour l’aluminium ou le revêtement en poudre pour l’acier, peut améliorer considérablement la résistance à la corrosion. Ces revêtements prolongent la durée de vie des structures de montage et réduisent le besoin de remplacements fréquents.

5. Conclusion

La résistance à la corrosion et la stabilité des matériaux sont des facteurs essentiels à la longévité et aux performances des systèmes de montage de panneaux solaires. En sélectionnant des matériaux tels que l'acier inoxydable, l'acier galvanisé et l'aluminium résistant à la corrosion, et en adhérant aux normes mondiales telles que ISO 12944 et ASTM B117, les systèmes d'énergie solaire peuvent atteindre des performances et une durabilité optimales. Alors que les installations solaires continuent de croître dans divers environnements, il sera essentiel de garantir que les systèmes de montage résistent à la corrosion pour maintenir l'efficacité énergétique et minimiser les coûts de maintenance à long terme.

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