Trois solutions innovantes pour exploiter l’énergie solaire

Au-delà des traditionnels panneaux photovoltaïques installés sur les toits, de nombreuses solutions prometteuses ont été mises au point pour capturer l’énergie solaire de manière efficace et novatrice.

1) Des cellules solaires d’intérieur à haut rendement

Grâce aux panneaux solaires installés sur les toits, nous parvenons à capter la lumière du soleil, mais quid de l’énergie dégagée par les lumières intérieures des bâtiments ? La lumière du soleil produit généralement un niveau d’éclairement d’environ 110 000 lux, alors que l’éclairage d’intérieur se situe plutôt entre les 100 et 500 lux. Ces dernières valeurs peuvent sembler très basses, mais des chercheurs de l’Université de Rome « Tor Vergata », de l’Université du Sud de la Colombie et de l'institut allemand Fraunhofer ont conçu un système capable de transformer celles-ci en une source d’énergie performante. L’équipe affirme que ce nouveau système de cellules solaires flexibles en pérovskite permet d’atteindre un rendement beaucoup plus important que tout autre type de cellules photovoltaïques flexibles d’intérieur.

Ces cellules solaires sont composées d’une partie en verre flexible ultra-mince (100 micromètres) dotée d’un taux de transmission solaire de plus de 80% et recouverte d’une couche d’oxyde d’indium-étain (ITO). Ce dernier est un conducteur transparent qui permet le passage de la lumière ainsi que la circulation du courant électrique.

• Les cellules sont à la fois souples et robustes et peuvent capter la lumière dans des environnements à faible éclairage.
• L’équipe a mené plusieurs tests en utilisant un éclairage LED et a constaté que les cellules pouvaient atteindre des rendements de 20,6% en dessous de 200 lux et 22,6% en dessous de 400 lux. Selon les chercheurs, ces niveaux de rendement sont les plus élevés jamais enregistrés parmi tous les types de cellules photovoltaïques souples d’intérieur.
• La densité de puissance étant assez faible, les panneaux pourraient être utilisés pour alimenter des appareils électroniques à faible consommation, des petits capteurs sans fils ou des appareils connectés à Internet (Internet des objets).
• Le procédé de fabrication, dit de « rouleau à rouleau », utilisé pour appliquer la couche d’oxyde d’indium-étain pourrait être appliqué aux autres strates des panneaux photovoltaïques, afin de réduire le coût de fabrication — ce qui signifie que ces cellules pourraient être produites à grande échelle de manière peu coûteuse.
  

2) Des canopées solaires disposées au-dessus de canaux

Les panneaux solaires sont généralement installés sur des toits ou en plein air dans des champs, mais cette deuxième solution peut se révéler problématique si la mise en place des panneaux perturbe les milieux naturels ou prive des producteurs agricoles de potentielles terres cultivables. C’est pourquoi de nombreuses entreprises œuvrent afin de trouver de nouveaux espaces adéquats pour le déploiement des panneaux solaires, tels que des canaux, des voies ferrées, des aires de stationnement ou des autoroutes.

P4P Energy, une entreprise basée dans le Colorado aux États-Unis, a développé un design innovant permettant de réduire la quantité de supports normalement requis pour soutenir les panneaux. Plusieurs canopées solaires ont ainsi pu être érigées au-dessus de canaux en Inde. Ces voies navigables s’étendent sur des milliers de kilomètres à travers le pays pour en approvisionner en eau la région agricole. A présent, grâce aux panneaux solaires disposés au-dessus d’elles, elles permettent également d’alimenter les villages en électricité. 

• Les panneaux qui constituent les canopées sont soutenus par des longs câbles et non pas des supports fixes. Ce système de câblage permet de réduire le coût de l’équipement mais aussi de donner une forme plus esthétique à l’ensemble, avec une courbe naturelle.
• Selon P4P Energy, ces structures disposées au-dessus des canaux aident à limiter les évaporations d’eau, allant jusqu’à économiser 15 millions de mètres cube par an pour chaque gigawatt de capacité installée — un avantage certain pour les zones régulièrement soumises à des périodes de sécheresse.
• Ces structures peuvent être adaptées à la largeur des canaux (de 15 à 100 mètres), à leurs différentes orientations mais aussi en hauteur. Enfin, d’après l’entreprise, elles sont 40 à 50% plus légères que les traditionnelles structures rigides.

3) Des camions transformés en parcs solaires mobiles

Les véhicules poids lourds comme les camions et les semi-remorques sont extrêmement polluants car ils rejettent environ 130 grammes de CO2 par kilomètre. Ils consomment également une grande quantité d’électricité produite par l’alternateur — une autre source de pollution, qui s’aggrave lorsqu’un chauffeur laisse le moteur de son camion tourner au ralenti. Pour tenter de limiter les rejets de dioxyde de carbone mais aussi les coûts en énergie, la start-up néerlandaise IM Efficiency a créé le projet SolarOnTop, qui fournit aux camions un moyen de produire eux-mêmes une énergie propre en installant des panneaux solaires sur leurs toits.

• Les panneaux n’ajoutent pas de poids au camion, car ils ne sont épais que de quelques millimètres. L’entreprise a procédé à des tests sur de longues distances et ceux-ci ont démontré que l’installation des panneaux pouvait permettre d’économiser jusqu’à 5,5% des coûts de carburant. Comment ? Grâce à une charge allégée sur le moteur durant la conduite, mais aussi au fait qu’il n’est plus nécessaire de faire tourner le moteur au ralenti pour générer de l’électricité.
• Selon le type de trajet et de véhicule, environ 2500€ et 6 tonnes de CO2 pourraient être économisés par an par camion.
  
• Ajouter les panneaux solaires peut également aider à réduire les coûts de maintenance et prolonger la durée de vie de la batterie du camion. Les panneaux peuvent aussi servir à alimenter d’autres appareils comme les hayons ou les transpalettes.
  
• IM Efficiency a prévu d'effectuer un test pratique final de quatre mois à partir de juin 2020, en coopération avec plusieurs entreprises, afin de collecter des données pour la fabrication des panneaux.