Catégorie : Énergie solaire

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Y a-t-il vraiment un intérêt à placer des panneaux photovoltaïques sur l’eau ?


Yohan Demeure, rédacteur scientifique

Au premier abord, le fait de poser des panneaux solaires sur l’eau peut sembler plutôt étrange. En réalité, les fermes photovoltaïques flottantes ont plusieurs avantages, dont l’économie de surface terrestre qu’il serait alors possible d’utiliser autrement.

Une économie d’espace

Le 14 juillet 2021, l’agence de presse Reuters relayait l’inauguration d’une nouvelle installation solaire géante à Singapour. Mise en place par la société Sembcorp, cette ferme photovoltaïque flottante dont la taille est impressionnante – 45 terrains de football – aura une mission très précise : fournir l’intégralité de l’énergie dont ont besoin toutes les centrales de traitement d’eau de la cité-État de 5,7 millions d’habitants. Dans un futur proche, Singapour devrait installer quatre autres centrales du même type.

Il faut dire que cette technologie est intéressante pour plusieurs raisons. La plus évidente est qu’en installant les panneaux sur l’eau, ces derniers n’occupent pas d’espace sur la terre ferme. Or, le solaire est habituellement très gourmand en terrain. En effet, s’il est possible d’installer des panneaux sur les toits des habitations, le rendement est bien meilleur lorsqu’il est question de plus larges surfaces. Différents projets de parcs solaires géants terrestres ont ainsi déjà vu le jour ces dernières années, par exemple en Australie et en Chine.

Dans le cas des pays dont le territoire est plutôt limité, installer des panneaux solaires peut devenir un véritable problème. Singapour a donc fait le choix d’une installation flottante et désire poursuivre dans cette voie. En Europe, certains pays comme l’Allemagne et les Pays-Bas s’intéressent aussi à ce genre de ferme solaire.

Un meilleur rendement

Si les pays limités en surface – et ayant un accès à la mer ou à un grand lac – peuvent également profiter du faible impact carbone et du coût de plus en plus compétitif de l’énergie solaire, les pays ayant un grand territoire pourraient également trouver un intérêt à installer des fermes solaires flottantes. En effet, l’objectif serait alors de ne pas monopoliser des surfaces qui pourraient servir autrement. Il peut par exemple s’agir de surfaces agricoles ou encore d’espaces naturels à valoriser et protéger.

Une autre raison peut être très attractive : leur rendement. En janvier 2021, des chercheurs singapouriens et néerlandais ont publié une étude affirmant que les fermes solaires flottantes ont un meilleur rendement que leurs équivalents terrestres. Il faut savoir que lorsque les panneaux chauffent, leurs performances diminuent. Or, la proximité de l’eau assure un meilleur refroidissement de l’installation et donc un maintien du niveau des performances.

Néanmoins, la conception des panneaux ainsi que leur future localisation ne doivent absolument pas être pris à la légère. En effet, ce type d’installation, en cas de mauvais calibrage, pourrait avoir un impact non négligeable sur la faune et la flore aquatiques. Mais une étude britannique parue en mai 2021 affirme que si les projets de fermes sont bien pensés, ceux-ci peuvent au contraire avoir un effet positif sur l’environnement. Les chercheurs affirment avoir mené de premières simulations montrant que le changement de température de l’eau induit par ces installations pourrait peut-être compenser celui causé par le réchauffement climatique.

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Les bâtiments peuvent maintenant être des capteurs solaires en soi!

Lorsque vous vous promenez dans l’atrium ensoleillé du Centre des congrès d’Edmonton ou apercevez le toit en pente spectaculaire de la bibliothèque Varennes dans la banlieue de Montréal, il n’est pas évident que ces bâtiments produisent de l’électricité. Après tout, aucun des panneaux solaires traditionnels n’a été installé sur le toit.

Mais les lucarnes semi-transparentes de l’atrium et les bardeaux du toit en pente sont plus qu’une simple protection contre les éléments – ce sont des systèmes photovoltaïques intégrés au bâtiment (BIPV). C’est-à-dire qu’ils sont faits de panneaux solaires.

C’est une solution présentée par Elon Musk, PDG de Tesla, qui a commencé à vendre des tuiles solaires aux États-Unis en 2017. Depuis lors, une gamme d’options fabriquées au Canada pour différentes parties des bâtiments est arrivée sur le marché et les installations ont vu le jour partout au pays pour montrer ce qui est possible.

Les puits de lumière en verre de l’atrium baigné de soleil du Centre des congrès d’Edmonton représentent la plus grande installation au Canada.

Qu’est-ce que le photovoltaïque intégré au bâtiment ?

Alors que les panneaux solaires traditionnels sont fixés aux bâtiments, les BIPV sont intégrés à l’extérieur en tant qu’éléments visuels.

Ils peuvent être tout ce qui est exposé au soleil : bardeaux, fenêtres, bardage, lucarnes, pergolas, balustrades de balcon. Une entreprise, Mitrex de Toronto, envisage même de les utiliser pour construire des serres et des écrans antibruit sur les autoroutes.

Les systèmes BIPV sont comme les autres panneaux solaires en ce sens qu’ils génèrent de l’énergie propre qui peut être utilisée pour l’alimentation de secours ou vendue au réseau. Mais ils doivent être conçus différemment pour remplir d’autres fonctions, comme se protéger du vent et de la pluie ou laisser entrer la lumière naturelle.

Pour cette raison, les panneaux BIPV sont disponibles dans une plus grande variété de formes, de tailles, de couleurs et de transparences.

Q- Pourquoi pourriez-vous utiliser BIPV au lieu d’installer des panneaux solaires traditionnels ?
R- Ils augmentent l’espace ou la surface disponible pour produire de l’énergie solaire.

Trouver l’espace pour installer des panneaux solaires traditionnels peut être difficile dans des endroits comme les villes. Pendant ce temps, « il y a tellement de surface vitrée inutilisée sur les gratte-ciel du centre-ville et les murs et fenêtres des bâtiments », a déclaré Adam Yereniuk, directeur des opérations de Kuby Renewable Energy, la société à l’origine de l’installation du BIPV dans le centre des congrès d’Edmonton, le plus grand du Canada, avec une capacité de 169 kW.

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L’énergie solaire est maintenant l’énergie la moins chère

Un rapport de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), publié à la fin de 2020, conclut que, pour la majorité des pays développés, l’énergie solaire est maintenant moins chère et donc plus rentable que celle produite avec du gaz naturel ou du charbon. De plus, dans son rapport, l’Agence souligne qu’elle avait surestimé les coûts de production d’énergie solaire et que ceux-ci étaient, en fait, 20 à 50 % moins élevés qu’elle ne l’avait évalué l’an dernier.

Selon l’Agence, ce sont les progrès technologiques et les mécanismes de soutien qui ont fait baisser les coûts liés à la production de l’énergie solaire. Le rapport conclut que l’énergie solaire, la plus abordable, coûte maintenant 20 $ par mégawattheure à produire. Pour arriver à ce chiffre, certaines conditions doivent cependant être réunies, comme l’accès à des subventions gouvernementales. Ainsi, les coûts de développement et de production sont grandement diminués. Par exemple, il en coûte beaucoup moins cher de produire de l’énergie solaire en Chine qu’aux États-Unis parce que le gouvernement chinois encourage énormément le marché solaire par des mécanismes de soutien des revenus comme des prix garantis. Résultat, les coûts de production d’énergie solaire aux États-Unis sont 50 % plus élevés qu’en Chine.

Au Québec, nous produisons notre énergie avec la force de l’eau en mouvement. L’hydroélectricité reste, selon l’Agence, la plus grande source d’énergie renouvelable en ce moment, mais le solaire connaît la plus grande croissance annuelle, suivi de l’éolienne, autant terrestre qu’en mer. Fait intéressant à souligner, pour produire un mégawattheure, il en coûte à Hydro-Québec la même somme que celle énoncée dans le rapport pour le solaire soit 20 $. Toutefois, le solaire est moins efficace quand il pleut ou quand le ciel est nuageux. L’hydroélectricité fonctionne toute l’année, peu importe les conditions météorologiques. Pour le solaire, il est utile d’avoir une pile pour emmagasiner l’énergie pour les jours sans soleil. Dans le cas de notre électricité, ce sont les réservoirs contenus par les barrages qui font office de tampon en cas de sécheresse.

C’est quand même une excellente nouvelle pour les pays en développement qui songent à bâtir des centrales au charbon ou au gaz naturel pour produire leur électricité. Elles ont maintenant la possibilité de choisir une énergie verte, renouvelable et économiquement viable. À condition d’avoir annuellement une grande quantité d’heures d’ensoleillement et… des batteries.

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Dois-je nettoyer mes panneaux solaires? Puis-je le faire moi-même ou ai-je besoin d’un professionnel?

Ne vous embêtez pas à sous-traiter à moins que vous n’ayez un très grand panneau solaire et / ou que vous n’ayez pas accès aux ressources ou à la capacité physique de gérer cela vous-même. Une étude de l’Université de Californie à San Diego a révélé qu’en moyenne, les panneaux photovoltaïques installés à des angles supérieurs à 5 degrés perdaient moins de 0,05% d’efficacité par jour. Les toits de maison conventionnels sont inclinés avec une pente de 4:12, soit 18,4 degrés et beaucoup d’angle pour permettre à l’accumulation de saleté de se laver avec une bonne pluie.

Dans la plupart des cas, engager un service de nettoyage est un gaspillage d’argent qui ne réalisera probablement pas le retour sur investissement en terme d’amélioration d’efficacité énergétique.

Une quantité importante de saletés est nécessaire avant d’affecter l’efficacité de votre générateur photovoltaïque. Comme par exemple beaucoup d’excrément d’oiseau bloquant une partie du panneau photovoltaïque. Ou une accumulationde de poussière ou de saleté séché par manque de pluie. En ce qui concerne les tempêtes de neige recouvrant vos panneaux, il sera plus sûr d’attendre que la neige s’envole ou fonde d’elle-même si cela peut se faire rapidement.

Il est généralement recommandé de procéder au nettoyage des panneaux solaires tôt le matin, plus tard dans la soirée ou sous un ciel nuageux. L’avantage du nettoyage tôt le matin peut être la présence de résidus de rosée, qui auront détaché toute saleté que vous souhaitez enlever. Enfin, gardez à l’esprit que si vous nettoyez les panneaux pendant la chaleur d’une journée chaude, le soleil peut sécher les panneaux rapidement et laisser des stries indésirables que vous devrez ensuite repasser avec un chiffon humide pour les enlever.

En ce qui concerne la fréquence à laquelle vous devez nettoyer vos panneaux photovoltaïques, cela dépend fortement de votre climat. Ceux d’entre vous qui vivent dans des régions à faible pluviométrie et à temps sec peuvent constater une accumulation régulière de saleté et de poussière qui peut réduire les performances des panneaux solaires.

Gardez vos panneaux solaires relativement propres pour améliorer les performances et l’efficacité tout au long de l’année. Si votre système a un profil solaire relativement petit (produits d’éclairage, applications solaires portables de petite et moyenne taille), il est encore plus important de garder les panneaux solaires aussi propres et sans traces que possible pour maximiser la fonction de charge solaire.

C’est là que les choses peuvent devenir délicates. Que vous nettoyiez des panneaux solaires petits ou grands, la dernière chose à utiliser est l’eau du robinet qui est souvent chargée de minéraux susceptibles de laisser des dépôts ou des stries sur vos panneaux, même après avoir essuyé. Ces dépôts peuvent se cacher même si vous ne les voyez pas clairement.

Rien ne vaut l’eau de pluie pour nettoyer les panneaux solaires.

Si le tuyau d’arrosage est connecté à de l’eau chargée en minéraux, votre meilleure option est l’eau distillée. N’utilisez que des détergents doux tels que du savon à vaisselle et évitez tout ce qui contient des produits chimiques agressifs ou des contenus abrasifs. Aussi tentant que cela puisse être, n’utilisez pas de nettoyeur haute pression. Compte tenu du fait que la plupart des panneaux solaires de toit sont conçus pour résister à des coups importants comme une tempête de grêle, vous ne pensez peut-être pas que c’est un gros problème. Cependant, il est tout à fait possible qu’un nettoyeur haute pression puisse finir par provoquer une infiltration d’eau à travers les coutures de la construction du panneau solaire, ce qui ne se produirait pas pendant une pluie. Un nettoyeur haute pression pourrait également faire tomber accidentellement certains câbles, même dans des espaces que vous ne pouvez pas voir facilement.

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Deux lycéens inventent une niche chauffée à l’énergie solaire pour protéger les animaux errants du froid

Deux étudiants turcs ont conçu la solution la plus économique et la plus écologique pour remédier au problème des animaux errants en faisant breveter une niche chauffée à l’énergie solaire. Une invention à moindre coût pour aider ces animaux lors des grands froids.

Oğuz Özgür et Ahmet Ercan Kaya de leurs noms, sont des lycéens qui étudient au lycée Ahmet Yakupoğlu, dans la province du Kütahya en Turquie. Leur idée brillante a surgi lorsque ces derniers ont réalisé la souffrance des chiens et des chats errants qui vivaient dans les parcs à des températures très basses pendant l’hiver.

Soutenus par Muzaffer Efe, le professeur de biologie, les deux étudiants turcs ont donc entrepris la mise au point d’une niche chauffée à l’énergie solaire. Oğuz Özgür et Ahmet Ercan Kaya ont réuni un peu moins de 17 euros, qui ont permis de couvrir toute la phase de développement de leur projet.

Un principe qui se veut simple et efficace :

Le fonctionnement de ces chenils à l’énergie solaire est très basique : les niches collectent les rayons du soleil à travers des panneaux qui stockent cette énergie dans une batterie. Cette dernière transfère ensuite la chaleur vers un tapis placé dans la niche pour maintenir la chaleur.

Muzaffer Efe, le professeur de biologie, est très heureux du projet entrepris par ses deux élèves, soulignant que l’invention remplit une importante valeur humaine et sociale. Un projet qui, nous l’espérons, s’étendra partout à travers le globe.

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Inclinaison et orientation optimales de vos panneaux solaires

Vouloir passer au solaire, c’est une super idée ! Mais pouvoir vous assurer que leur installation est optimale, c’est encore plus judicieux !

1.  Inclinaison du panneau solaire

La meilleure inclinaison du panneau solaire en été est un angle entre 30° et 35° et en hivers de 80° et 90° ce qui permet aux capteurs d’être perpendiculaires aux rayons solaires.

2.  Orientation du panneau solaire

Il est conseillé d’orienter ses panneaux solaires au Sud car le soleil se lève à l’Est et se couche à l’Ouest, quel que soit l’hémisphère et la latitude. Une orientation du panneau solaire photovoltaïque au Sud permet de capter le maximum de lumière tout au long de la journée.

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Parcs solaires flottants «floatovoltaïques»

Les panneaux de silicone deviennent de jour en jour moins chers et plus efficaces. Selon les experts, si des panneaux photovoltaïques sont placés sur des réservoirs et d’autres plans d’eau, ils offrent une efficacité encore plus grande ainsi qu’une pléthore d’autres avantages.

Les «floatovoltaïques» sont des systèmes d’énergie solaire photovoltaïque créés pour flotter sur des réservoirs, des barrages et d’autres plans d’eau.

Fermes solaires flottantes

Les fermes solaires flottantes peuvent générer d’énormes quantités d’électricité sans utiliser de terres ou de biens immobiliers précieux. Les coûts d’installation des panneaux photovoltaïques flottants sont inférieurs à ceux des panneaux photovoltaïques terrestres. En outre, des recherches ont montré que la production d’énergie des panneaux solaires flottants est supérieure jusqu’à 10% en raison de l’effet de refroidissement de l’eau.

En plus de produire de l’énergie solaire propre, les fermes solaires flottantes peuvent contribuer à la gestion de l’eau. Ils réduisent la perte d’eau par évaporation car ils limitent la circulation de l’air et bloquent la lumière du soleil à la surface de l’eau. En outre, les fermes solaires flottantes empêchent la production d’algues nocives, ce qui réduit les coûts de traitement de l’eau. De plus, l’eau en dessous maintient les panneaux solaires propres et minimise le gaspillage d’énergie.

En 2008, le premier système commercial de panneaux flottants de 175 kWh a été installé en Californie dans la cave Far Niente de Napa Valley.

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Et si les panneaux solaires produisaient de l’énergie même la nuit ?

La grande limite des panneaux solaires actuels est qu’ils ne peuvent produire de l’énergie qu’en journée. Le projet de cellules anti-solaires leur permettrait de fonctionner 24h/24.

solar-power-that-works-at-night-300x199Une étude parue fin janvier 2020, dans la revue ACS Photonics, présente une invention en ce sens. Ce sont des « cellules anti-solaires », c’est-à-dire des cellules photovoltaïques aptes à produire de l’énergie même durant la nuit. Le projet est décrit par ses auteurs comme un « un concept photovoltaïque alternatif qui utilise la Terre comme source de chaleur et le ciel nocturne comme dissipateur de chaleur ». Paradoxalement, c’est grâce au processus du refroidissement du panneau solaire que l’on pourrait générer de l’énergie.

Explications :

Les panneaux solaires absorbent la lumière du Soleil. Inversement, grâce à des « cellules anti-solaires », on pourrait capter la chaleur que le panneau émet vers le ciel nocturne. //
Ces panneaux exploitent le froid du ciel nocturne

Il faut comprendre les panneaux solaires comme un processus d’interactivité. Un objet chaud dans un environnement plus froid que lui émet sa chaleur sous forme de rayonnement infrarouge. Un objet froid va capter, absorber, le rayonnement puis la chaleur que lui envoie un objet plus chaud que lui. Un panneau solaire traditionnel obéit à cette mécanique. En étant plus froid que le Soleil, il va en capter la lumière, donc son rayonnement infrarouge, donc sa chaleur. Les cellules anti-solaires obéissent au processus inverse.

Quand la nuit tombe, le Soleil disparaît du ciel et le panneau solaire pointent alors vers l’Univers… un environnement froid. La mécanique d’interaction se renverse, car c’est le panneau qui devenu l’objet le plus chaud et qui émet un rayonnement infrarouge chaud, tandis que le ciel froid nocturne l’absorbe. L’idée des auteurs du projet est d’intégrer au panneau des « cellules thermoradiatives », les fameuses « cellules anti-solaires » : ce type de cellules peut capter le rayonnement thermique qui part d’un objet. L’idée est que, grâce à ces cellules anti-solaires, on récupère la chaleur qui quitte le panneau au fil de la nuit, afin de produire de l’énergie.

« Une cellule solaire ordinaire produit de l’énergie en absorbant la lumière du Soleil, ce qui fait apparaître une tension électrique aux bornes de l’appareil et permet au courant de passer. Dans ces nouveaux appareils, la lumière est à l’inverse émise et le courant, ainsi que la tension électrique, vont dans la direction opposée, mais vous générez tout de même de l’énergie », détaille l’ingénieur et principal auteur du projet Jeremy Munday, dans le communiqué.

Combien d’énergie pourrait-on produire de nuit avec un panneau solaire ?

Pour l’instant, d’après les calculs et les prototypes liés à ce projet, ces panneaux solaires inversés ne produiraient tout de même pas autant d’énergie qu’un panneau solaire classique en pleine journée. Mais la quantité ne serait pas pour autant négligeable : 50 watts par mètre carré dans les conditions idéales, soit 25 % de l’énergie produite en journée. Au total, le gain sur une journée complète serait autour de 12 %.

La question qui reste à étudier est celle de la construction effective de ce nouveau type de panneaux solaires. « On doit utiliser des matériaux différents, mais la physique est la même. » Et il ne faudrait plus vraiment appeler cela des « panneaux solaires », mais plutôt des « panneaux photovoltaïques ».

Que l’idée fonctionne en principe et que les prototypes soient prometteurs est déjà une bonne étape de franchie. À l’heure actuelle, un panneau solaire va produire de l’énergie en journée puis, de nuit, l’installation qui en dépend doit basculer sur une autre source à base d’énergie fossile. Un panneau solaire capable de fonctionner 24h/24 permettrait d’aller plus loin dans la transition énergétique.