Modélisation numérique du mouvement des particules de poussière dans un système de nettoyage de panneaux solaires par vent ionique basé sur la décharge couronne

Abstract

Ce mémoire porte sur la modélisation et la simulation d’un système de nettoyage innovant pour panneaux solaires, reposant sur l’utilisation du vent ionique généré par une décharge couronne. Fonctionnant sans contact avec la surface du panneau et sans recours à l’eau, ce procédé présente un double avantage : il préserve l’intégrité des surfaces en évitant les rayures et s’adapte particulièrement bien aux régions isolées ou arides, où l’accès à l’eau est limité. Il répond ainsi efficacement à la problématique critique de l’accumulation de poussière, principal facteur de dégradation des performances photovoltaïques dans ces environnements. Le travail débute par une revue des concepts fondamentaux relatifs aux plasmas froids et aux mécanismes de décharge électrique à pression atmosphérique. Il se poursuit par l’élaboration d’un modèle mathématique complet décrivant le couplage entre le champ électrique, les densités de charge et la force électro-hydrodynamique (EHD), en s’appuyant sur les équations de Poisson, de continuité et de Navier-Stokes. Ces grandeurs physiques sont ensuite intégrées dans une simulation du vent ionique afin de prédire le comportement des particules de poussière soumises aux forces de Coulomb, de traînée et de gravité. Enfin, une analyse paramétrique est menée pour étudier l’influence de la taille, de la densité, de la constante diélectrique des particules ainsi que de l’inclinaison du panneau sur l’efficacité du nettoyage. Les résultats obtenus confirment le potentiel de cette technologie comme solution autonome, écologique et prometteuse pour le maintien des performances des systèmes photovoltaïques