Une nouvelle recherche indique que les panneaux solaires verticaux ont des performances améliorées

Par

Publié

Des chercheurs allemands affirment que les panneaux solaires verticaux pourraient être meilleurs que les panneaux solaires horizontaux. En règle générale, les panneaux solaires sont montés horizontalement et orientés vers le sud pour obtenir une exposition maximale au soleil lorsqu'il se déplace dans le ciel. Au lieu d'être à plat, ils sont inclinés entre 20 et 35 degrés, selon la distance à laquelle ils se trouvent par rapport à l'équateur. Il existe des formules mathématiques complexes qui indiquent aux développeurs de parcs solaires l'angle précis auquel les panneaux doivent être montés à Pensacola, Peoria ou Penticton. Il existe des systèmes de suivi qui permettent de déplacer les panneaux pendant la journée pour suivre le soleil, mais ils sont coûteux et nécessitent un entretien régulier.

Mais que se passe-t-il si la sagesse conventionnelle est fausse ? Des chercheurs de l'Université des sciences appliquées de Leipzig affirment que le montage de panneaux solaires bifaciaux avec un côté orienté vers l'est et l'autre vers l'ouest produirait plus d'électricité renouvelable et réduirait l'un des effets secondaires des fermes d'énergie solaire traditionnelles - une abondance d'électricité à midi et pas assez le matin ou l'après-midi. Leur étude a été publiée dans l'édition d'août 2022 de la revue Smart Energy.

Un autre avantage qui découle du montage vertical des panneaux solaires est qu'il laisse de la place entre eux pour que les cultures poussent sans avoir besoin de systèmes de montage en hauteur qui permettent aux machines agricoles de fonctionner en dessous.

"Les panneaux solaires bifaciaux peuvent utiliser l'énergie solaire des deux côtés. Installés dans une orientation est-ouest, la majeure partie de l'électricité est produite le matin et le soir. Cela réduirait le besoin de stockage d'électricité tout en gardant l'espace nécessaire à la production d'électricité bas », déclare Sophia Reker de l'Université des sciences appliquées de Leipzig et première auteure de l'étude. Les chercheurs fondent leurs recherches sur une simulation du système énergétique allemand à l'aide du logiciel EnergyPlan.

L'Allemagne étant confrontée à une grave réduction de ses approvisionnements en méthane en raison de l'attaque criminelle de Vladimir Poutine contre l'Ukraine, le gouvernement allemand a adopté ce mois-ci de nouvelles politiques pour rendre le pays moins dépendant des importations d'énergie et réduire les émissions de carbone. Les politiques demandent que la part des énergies renouvelables passe d'un peu moins de 50 %, où elle se situe aujourd'hui, à au moins 80 % d'ici 2030.

"Les modules solaires bifaciaux sont un peu plus chers que les systèmes solaires conventionnels. Mais comme ils augmentent le nombre d'heures d'énergie solaire disponible, d'autres besoins en électricité tels que les centrales électriques au gaz sont réduits. Installés verticalement, les systèmes solaires peuvent facilement être installés sur les terres agricoles. Cela crée des opportunités de revenus supplémentaires pour les agriculteurs et augmente le potentiel de surface pour les énergies renouvelables en Allemagne à tel point que nous n'aurions qu'à importer une petite quantité d'énergie supplémentaire », déclare Jens Schneider, professeur de systèmes énergétiques en réseau et co- auteur de l'étude.

Des panneaux solaires installés sur des terres agricoles peuvent soutenir la croissance de certaines cultures en protégeant les cultures du vent et de la chaleur. Des bandes fleuries pour plus de biodiversité sont possibles directement sous les modules. Ce que l'on appelle l'agro-photovoltaïque doit être particulièrement encouragé à l'avenir à la suite du nouveau paquet législatif du gouvernement fédéral, suggèrent les chercheurs.

Pour leur étude, les chercheurs Sophia Reker, Jens Schneider et Christoph Gerhards ont utilisé le logiciel EnergyPlan pour modéliser un système énergétique pour l'Allemagne qui entraînerait 80 % d'émissions de carbone en moins en 2030 par rapport à 1990. Les chercheurs supposent une augmentation des 64 actuels à 195 gigawatts de capacité d'énergie éolienne et des 58 à 400 gigawatts actuels de capacité d'énergie solaire.

Ce niveau d'énergie renouvelable supplémentaire nécessiterait normalement une augmentation significative du stockage de la batterie, mais la recherche montre que le besoin de stockage diminue si la majorité de la capacité solaire supplémentaire est installée verticalement dans une orientation est-ouest. Dans un scénario sans stockage d'électricité supplémentaire, cela seul peut économiser plus de 10 mégatonnes de CO₂ par an.

Le graphique ci-dessous montre la production d'énergie solaire typique avec une orientation conventionnelle, avec une orientation est-ouest, une orientation nord-sud et une combinaison d'orientations. L'orientation est-ouest commence à produire de l'électricité plusieurs heures plus tôt et continue de produire de l'électricité plusieurs heures plus tard qu'une ferme solaire conventionnelle. Cependant, il y a une forte baisse de la production pendant les heures de midi.

Crédit image : Université des sciences appliquées de Leipzig

Ces heures de midi sont celles où l'énergie solaire dépasse fréquemment la demande et doit être stockée pour une utilisation ultérieure ou réduite, ce qui signifie souvent qu'elle est gaspillée. Les panneaux solaires à orientation verticale pourraient réduire ou éliminer le besoin de centrales de pointe qui sont généralement mises en ligne en fin d'après-midi et en début de soirée lorsque la demande augmente mais que l'offre des parcs solaires diminue.

"Il a pu être démontré que les systèmes photovoltaïques verticaux permettent de réduire les capacités de stockage ou de réduire l'utilisation des centrales à gaz. Sans aucune option de stockage, une réduction des émissions globales de dioxyde de carbone pouvant atteindre 10,2 millions de tonnes par an est possible", affirment les chercheurs.

"Particulièrement dans les pays avec un nombre élevé de citoyens par zone, la zone disponible pour les centrales photovoltaïques est une question cruciale. Souvent, il est question de savoir si une zone doit être dédiée à la production alimentaire ou à la production d'électricité. Nous avons également besoin de plus d'espace pour la promotion de L'énergie potentielle théorique produite à partir des systèmes APV est très élevée en raison de la grande disponibilité des terres agricoles - jusqu'à 1700 TWh par an pour l'Allemagne, soit plus du triple de la demande d'électricité du pays en 2019 d'environ 500 TWh par an.

Est-ce un "Ah, HAH !" moment pour l'énergie solaire? Ça pourrait être. Plus que tout, cela montre ce qui peut arriver lorsque les gens défient la sagesse conventionnelle. Des fermes solaires orientées verticalement pourraient mettre fin au conflit entre l'énergie solaire et la communauté agricole qui est particulièrement virulent dans certaines régions des États-Unis où beaucoup sont plus soucieux de préserver leur "mode de vie" que de faire face à la menace existentielle d'une planète en surchauffe.

De nombreuses industries salivent à la perspective d'une énergie solaire abondante (et donc bon marché) pendant les heures de midi à utiliser pour électrolyser l'eau en hydrogène vert ou réduire les émissions de carbone associées à la fabrication de l'acier. Mais mettre plus d'énergie solaire en ligne plus tôt et plus tard dans la journée pourrait être un outil de plus pour faire des énergies renouvelables le choix préféré par rapport aux nouvelles centrales thermiques ou nucléaires.

Bravo aux chercheurs d'avoir sorti des sentiers battus et d'avoir imaginé une nouvelle façon d'exploiter la puissance inépuisable (depuis au moins quelques milliards d'années) du soleil. Il faudra toute la pensée créative que les humains peuvent rassembler pour garder la Terre habitable au siècle prochain et au-delà.

Steve écrit sur l'interface entre la technologie et la durabilité depuis son domicile en Floride ou n'importe où ailleurs où la Force pourrait le conduire. Il est fier d'être "réveillé" et ne se soucie pas vraiment de savoir pourquoi le verre s'est cassé. Il croit passionnément à ce que disait Socrate il y a 3000 ans : "Le secret du changement est de concentrer toute votre énergie non pas sur la lutte contre l'ancien mais sur la construction du nouveau."

Faites de la publicité avec CleanTechnica pour mettre votre entreprise devant des millions de lecteurs mensuels.

La plaquette de silicium NexWafe dit au revoir au kerf, bonjour les cellules solaires à faible coût, légères et flexibles.

Le marché automobile allemand dans son ensemble a connu un mois positif en avril (+13 % d'une année sur l'autre), les BEV étant le point culminant (+34 % en glissement annuel). Il y avait...

J'ai récemment écrit sur les panneaux solaires inclinables et portables, idéaux pour les installations agrivoltaïques. En descendant de la ferme au rez-de-jardin, un autre...

C'est l'un de ces combos qui ressemble toujours à une solution de technologie propre faite au paradis : des pistes cyclables couvertes par de simples toits solaires photovoltaïques...