La résistance au givrage des capteurs vent météo

La résistance au givrage des capteurs vent météo

Il s'agit de la résistance au givrage d'instruments météo, les capteurs vent. C’est un sujet extrêmement complexe pour lequel il n’y a pas de réponse binaire.

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lundi 8 août 2022

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La résistance au givrage des capteurs vent météo

Jeudi 10 janvier 2019

La résistance au givrage des capteurs vent est un sujet qui revient souvent. C’est un sujet extrêmement complexe pour lequel il n’y a pas de réponse binaire.

Le givrage est une équation complexe dans laquelle l’intensité des paramètres standards va jouer : la température de l’air, le contenu en eau de l’atmosphère environnant, la pression mais aussi le rayonnement solaire en période diurne.

La première idée est de maintenir la face extérieure du capteur à une température supérieure à celle du point de fusion de l’eau avec un dispositif thermique de réchauffage. Dans l’absolu, toute la surface de l’instrument doit bénéficier de cet apport thermique. Si ce n’est pas le cas, de la glace peut s’accumuler dans ces zones «froides» croître et à terme bloquer le bon fonctionnement du capteur. D’un point de vue thermodynamique, la glace commence à s’amonceler sur les bords de l’instrument parce que la zone de matière sur ces parties de l’instrument est plus faible. Ces dernières possèdent une énergie puisqu’elles ne sont pas au zéro absolu mais insuffisante par rapport à d’autres parties possédant une surface rayonnante plus grande. Ce sous dimensionnement ne remet pas en cause la qualité des instruments concernés, il s’agit uniquement d’une considération économique.

Il y a maintenant plus de 15 ans, l’Office Météorologique Mondial (OMM/WMO) en collaboration avec notamment Météo France et le FMI avait organisé un programme d’intercomparaison de capteurs vent en atmosphère «hautement givrante» baptisé SWS (Severe Weather Systems). Il était ressorti que le meilleur instrument était un capteur basé sur un réseau de sondes de PITOT organisé circulairement et intégralement réchauffé. Ce capteur semble être l’idéal incontournable... Précisons tout de même que cette merveille s’élève à 20 000 € et que, de nos jours, bien des budgets ne permettent pas ce type d’investissement.

Nous avons vu les bénéfices des apports thermiques. Cependant, qui dit thermique dit énergie et non des moindres. Si l’on consulte la littérature technique liée aux trois principaux anémomètres soniques réchauffés reconnus sur le marché, la consommation électrique de ces accessoires varie entre 2 et 4 Ampères. Sur un site disposant d’une alimentation secteur ceci n’est pas rédhibitoire mais, sur des sites isolés telles les bouées de mesures océanographiques, il y a une impossibilité technique à se fourvoyer dans cette voie.

La glace est, en quelque sorte, une matière collante à l’égard du substrat sur lequel elle se dépose. Une voie n’est-elle pas de réduire cette interaction à l’aide d’un revêtement idoine ? Cette technique a été développée et est maintenant présente sur le marché. Le principal inconvénient étant que la matière ajoutée, si elle remplit bien sa fonction dans un premier temps, agit moins bien lorsqu’elle n’est pas parfaitement propre. En effet la glace ne s’agrège pas sur le matériau (souvent à base de Téflon) mais sur les particules de poussière qui sont posées dessus et l’effet anti déposition décroit. Autrement dit, il faut exercer une maintenance de nettoyage régulière lorsqu’il y a risque de givrage.

Pour conclure, à chaque projet il existe une solution optimale qui est un savant dosage entre les différents paramètres. La conception d’une chaîne météorologique peut se comparer à une recette de cuisine dans laquelle il va falloir équilibrer les différentes saveurs.

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