La corrosion, résultant de l’interaction électrochimique entre le sol et l’acier, représente l’un des problèmes majeurs rencontrés sur les centrales photovoltaïques au sol.
C’est un problème bien connu, mais souvent négligé malgré les préoccupations importantes qu’il suscite, particulièrement lors de l’acquisition d’actifs existants.
L’optimisation des CAPEX et des coûts de la structure métallique de support des panneaux crée des incitations perverses pendant le développement des centrales. Comme dans de nombreux autres domaines, les problèmes de durabilité de la structure liés à l’économie de matériaux n’ont pas de conséquences négatives pour les responsables des phases initiales du projet. Cependant, ils affecteront à l’avenir d’autres acteurs de la chaîne, voire d’autres entreprises.
Ce phénomène n’est pas toujours abordé de manière approfondie et correcte. La question qui devrait préoccuper ceux qui développent des centrales photovoltaïques n’est pas de savoir si la corrosion peut se produire, mais à quelle vitesse les revêtements métalliques et les aciers (en sous-sols ou en surface) seront consommés.
Comme toute industrie en croissance, la technologie photovoltaïque n’est pas à l’abri de défis. L’un des défis les plus critiques, souvent sous-estimé, est la corrosion que le sol provoque sur les structures en acier galvanisé soutenant les panneaux solaires. Dans des environnements clairement agressifs du point de vue du sol, tels que les déserts salins, les tourbières ou les décharges, ce problème est étudié avec une attention particulière. Cependant, dans d’autres cas, la surveillance se relâche sur des terrains apparemment plus nobles (par exemple : terrain agricole) et une corrosion intense se produit en raison de nombreux facteurs qui doivent être pris en compte.
Acier enterré Lorsque nous parlons de corrosion dans les structures métalliques, nous pensons immédiatement à l’atmosphère, à l’environnement C2 ou C3 de l’ISO9223, c’est-à-dire si nous avons une atmosphère agressive en raison de la pollution, de la proximité de la mer ou d’une zone volcanique, par exemple. Mais souvent, c’est l’acier enterré qui subira un processus de corrosion plus significatif et accéléré s’il n’a pas été correctement protégé. Cette détérioration accumulée dans le temps peut entraîner une défaillance structurelle du métal pendant la durée de vie de la centrale photovoltaïque, surtout lorsqu’elle est soumise à des cycles de charge et de décharge.
Il est possible d’acquérir une centrale, d’un tiers, qui semble en parfait état depuis la surface, sans se rendre compte que les parties enterrées peuvent être endommagées.
Cela ne sera découvert que lorsque la structure cédera ou que des poteaux auront été excavés et découverts. Comme le disait Carl Sagan, “l’absence de preuve n’est pas une preuve d’absence” (Le Monde et ses démons, 1995).
On pourrait penser que ces effets néfastes se produiront dans de nombreuses années. Cependant, malheureusement, nous devons dire qu’il existe des problèmes sérieux de corrosion touchant des centrales “jeunes” en exploitation depuis peu d’années. Et pas seulement dans les salins de l’altiplano bolivien, ou dans les marais avec une forte concentration de matière organique en Asie du Sud-Est, mais aussi dans des centrales exposées depuis moins de quatre ans situées dans des sols apparemment sûrs.
Mais est-il possible de prévenir la corrosion du sol sur l’acier ? Peut-on faire quelque chose pour atténuer ses effets ? La réponse est oui. En fait, nous le faisons pour différentes étapes du cycle de vie des projets photovoltaïques dans le monde entier.
Modèle géologique
À un stade précoce, avant de finaliser la conception de la centrale, il est essentiel de comprendre le modèle géologico-géotechnique du site grâce à une cartographie géologique détaillée distinguant les zones ayant un comportement différent face à la corrosion. Il est également important de réaliser un échantillonnage approprié et de connaître la composition des sols et de la nappe phréatique. Ensuite, il est essentiel de disposer d’un laboratoire de confiance spécialisé dans la réalisation d’essais physiques et chimiques, tels que ceux établis dans les normes de corrosion DIN 50929-2018 et AWWA C105/A21.5-18. Ces normes, correctement appliquées, permettent de déterminer le potentiel de corrosion des sols et des eaux, rendant ainsi les données appropriées à la phase de projet, même si malheureusement elles ne nous permettent pas d’obtenir des valeurs de vitesses de corrosion de l’acier.
L’approche est différente lorsque la centrale est déjà construite, qu’il s’agisse d’une acquisition à un tiers ou d’une centrale en propriété. Lorsque nous soupçonnons qu’il peut y avoir un problème caché et que nous voulons nous assurer que l’état de la structure est correct et respectera son cycle de vie estimé, il existe une série de techniques et de technologies qui nous aident à connaître le véritable état de corrosion de la centrale.
Big Data dans la maintenance des centrales Une combinaison de techniques physiques et chimiques (dans le sol et l’eau) et géophysiques (résistivité électrique), basée sur les normes de corrosion mentionnées précédemment et complétée par des techniques électrochimiques innovantes (spectroscopie d’impédance), peut nous permettre, en peu de temps, de réaliser une cartographie détaillée de l’état de corrosion de la centrale.
Cette carte se nourrit de l’intégration de centaines de données pour parvenir à une conclusion unique : obtenir le taux de corrosion réel annuel auquel la structure est soumise. À partir de cette zonification du taux de corrosion, il est possible, et nous le faisons déjà, de concevoir et d’établir des plans de maintenance prédictive et préventive afin d’atteindre la durée de vie cible de n’importe quelle centrale photovoltaïque. Même dans le cas le plus défavorable, où l’estimation de la durabilité de la structure ne répond pas aux attentes, cela nous permet de conseiller l’exploitant sur l’élaboration de solutions d’atténuation de la corrosion.
Le problème existe. La corrosion est déjà là. Nous l’observons dans des centrales construites il y a à peine quelques années dans des zones a priori non agressives, sur des structures traitées avec une galvanisation à chaud ou des alliages d’aluminium-magnésium, il est facile d’imaginer comment certaines des centrales pourraient vieillir d’ici dix ou quinze ans, lorsque le potentiel corrosif du sol n’était pas abordé dans les études géotechniques avec le même détail et la même précision d’essais que nous le faisons aujourd’hui.
Si nous voulons assurer la durée de vie des installations photovoltaïques, existantes ou futures, il est temps de prendre sérieusement en compte les effets de la corrosion causée par le sol.
Texte rédigé par notre partenaire Orbis Terrarum, spécialiste en Études Géotechniques et POT.