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Mobilité durable 13/07/2021

Moins de saleté, plus de soleil : les solutions de nettoyage PV pour une efficacité impeccable

Le soleil produisant plus d’énergie qu’il n’en faut pour subvenir à nos besoins, son exploitation en tant que source d’énergie verte, notamment par le biais de panneaux solaires, constitue un axe crucial de la décarbonation de nos économies.

Des surfaces autonettoyantes aux drones en passant par la ventilation, voici un aperçu des innovations les plus brillantes qui sont en préparation pour des panneau solaires plus propres et donc plus efficaces.

Mais ces panneaux ne présentent malheureusement pas une solution idéale, notamment parce qu'ils doivent être installés en extérieur, dans des régions du monde chaudes et souvent poussiéreuses. Et lorsque poussière, pollution et autres fientes d'oiseaux se déposent sur les panneaux, leur efficacité peut s’en voir drastiquement réduite et entraîner des pertes d'énergie considérables. Une étude récente a révélé qu’il suffisait de deux semaines pour que certains panneaux solaires des régions poussiéreuses accumulent jusqu’à 5 grammes de poussières et de pollution. Et pour peu que les panneaux ne soient nettoyés qu’un mois sur deux, ces couches peuvent entraîner des pertes d'énergie de 35%.

Ce problème oblige souvent les propriétaires de panneaux solaires à les nettoyer régulièrement, une tâche qui peut s'avérer délicate et fastidieuse. Certaines innovations s’appliquent à trouver une issue résoudre ce problème : surfaces autonettoyantes, drones, ventilation... Voici un petit panorama des solutions les plus ingénieuses du moment :

Un groupe de chercheurs britanniques de l'université de Warwick propose d’utiliser de l'air comprimé pour faire d'une pierre deux coups : nettoyer les panneaux solaires tout en les refroidissant.

  • Après avoir étudié, à l'aide d'un modèle mathématique, la manière dont la poussière se colle à la surface des panneaux solaires (et comment l'enlever à l’aide d’air pressurisé), leur solution consiste à installer un réservoir d'air régulé par une vanne et un compresseur – tous deux alimentés par les panneaux solaires – à même de pomper l'air à travers une série de buses disposées à intervalles réguliers.
  • Le flux d'air aspiré par les embouts permet de refroidir le panneau et d'enlever la poussière, améliorant ainsi leur rendement énergétique de 30 à 36 % selon les intervalles.
  • Les chercheurs ont souligné l’impossibilité de générer un flux d'air constant sur les panneaux, car les coûts de production seraient alors supérieurs aux gains en efficacité.
  • Leur solution est rentable, selon eux, car tous les composants produits à faible coût.

Aux États-Unis, des scientifiques de l'université de Washington ont quant à eux mis au point une surface autonettoyante pour panneaux solaires.

  • Leur innovation consiste à placer le panneau solaire sur un plateau vibrant et à l'équiper d’« Anisotropic Ratchet Conveyors » (ARC), sortes de barreaux hydrophiles incurvés placés sur un fond hydrophobe.
  • Lors d’un test, les scientifiques ont déposé à l’aide d’une pipette des gouttelettes d'eau sur un panneau solaire sale. Les vibrations ont transporté les gouttelettes, jusqu’à atteindre les zones à nettoyer. Les chercheurs affirment que les gouttelettes défient même la gravité et sont en mesure de remonter une pente, à condition que le panneau solaire soit incliné à un angle inférieur à 15 degrés.
  • La force de tension de la surface du panneau solaire, associée à la force de cisaillement hydrodynamique de l'eau, permet aux gouttelettes d'éliminer les particules de poussière en glissant sur le panneau.

Une autre idée encore consiste à recourir à l’électrodynamique, afin d’empêcher les particules de poussière de se poser sur les panneaux solaires. C'est l'approche adoptée par Superclean Glass, une société fondée par Alexander Orlov, professeur de science des matériaux et de génie chimique au College of Engineering and Applied Science de l'université de Stony Brook, à New York.

  • Superclean Glass a conçu un bouclier électrodynamique, en instance de brevetage, qui repousse la poussière des panneaux solaires. Grâce à des électrodes, cette technologie crée des champs électriques qui balaient la poussière et les particules des panneaux solaires.
  • La société affirme que la solution pourrait permettre d'économiser jusqu'à 95% de l'énergie perdue par les panneaux placés en extérieur dans des régions poussiéreuses, soit potentiellement des millions de dollars d'économies.
  • Superclean Glass affirme que son système pourrait également permettre de faire l’impasse sur les milliards de litres d’eau habituellement utilisés pour nettoyer les modules.

L’ŒIL D'ENGIE

L'innovation CleanRight d'ENGIE aide les centrales électriques à concevoir la stratégie de nettoyage la plus adaptée.

  • En combinant capteurs de poussière et algorithmes de pointe, CleanRight garde un œil sur les pertes causées par la saleté, leur évolution et leur répartition dans la centrale.
  • Grâce à ces informations, CleanRight émet des recommandations sur quelles parties de la centrale nettoyer – et quand. Les coûts sont ensuite évalués pour chaque fuite et opération de nettoyage, tant d’un point de vue financier qu'écologique, dans un esprit de minimisation des dépenses. Il formule également des suggestions sur la manière de nettoyer chaque partie afin de réduire encore davantage les coûts de nettoyage.
  • ENGIE a calculé que les centrales électriques économiseraient ainsi jusqu'à 200 000 dollars par an en améliorant leurs systèmes de nettoyage, grâce à des décisions commerciales intelligentes renforcées par CleanRight.

Mais les inefficacités de nettoyage peuvent entraîner un gaspillage d'argent, de temps et d'eau au-delà du secteur de l'énergie, et des stratégies améliorées peuvent également profiter à un large éventail d'autres systèmes. C'est pour cette raison que le ENGIE Lab CRIGEN Drones & Robots Lab a également développé une solution innovante pour nettoyer l'éclairage urbain par le biais de drones.

  • L’introduction de LED dans l'éclairage urbain a permis de réduire considérablement le nombre d'opérations de nettoyage de l'éclairage des villes, mais les lampes nécessitent toujours un nettoyage important afin de respecter la réglementation en place et de conserver la qualité de leur éclairage. Et, bien sûr, les lampadaires restent difficiles d'accès et sujets à de lourdes opérations de nettoyage manuel.
  • Le Drones & Robots Lab propose un moyen plus efficace et moins coûteux d’effectuer ces opérations, grâce à une plateforme robotique mobile autonome dotée d'un mât télescopique, lui-même équipé d'une brosse de nettoyage motorisée. Grâce aux solutions matérielles et logicielles développées par le Lab, l'innovation identifie et atteint les lampadaires de façon autonome pour nettoyer l'éclairage urbain, que ce dernier soit doté d’optiques plates, horizontales ou inclinées.

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