Des panneaux solaires 3D : deux fois plus d'énergie produite !

Un rayon de soleil pour la filière photovoltaïque : des chercheurs ont mis au point des panneaux solaires en trois dimensions permettant de capter davantage de lumière et pendant plus longtemps, ce qui augmente le rendement, par rapport à des panneaux classiques.

Une équipe du célèbre Massachussets institute of technology (MIT) de Cambridge (États-Unis) vient de tester un procédé qui pourrait donner un petit coup de pouce à la filière de l'énergie solaire qui en a bien besoin. Il s’agit de panneaux photovoltaïques en trois dimensions.

Il est vrai que pour l’instant, les panneaux solaires sont terriblement plats. Que ce soit sur les toits des bâtiments ou dans les champs. Certes, on leur donne une légère courbure ou inclinaison afin qu’ils profitent au maximum du rayonnement du soleil, mais encore peu d’installations permettent de pallier le problème du soleil qui se déplace – ou plutôt de la Terre qui tourne.

Capter le soleil à la manière des végétaux

En Andalousie, un champ de panneaux pivotant à la manière des tournesols – la centrale solaire PS 10 – profitant ainsi un maximum de l’exposition au soleil, a vu le jour en 2008. C’est d’ailleurs la nature qui a inspiré Marco Bernardi et ses collègues, à travers la structure en trois dimensions des arbres et autres plantes qui dépendent du soleil pour vivre.

La centrale solaire PS10, en Andalousie (Espagne). Les panneaux réflecteurs sont mobiles et s'orientent en fonction de la position du soleil afin de réfléchir un maximum de rayonnement vers la tour solaire. © Solucar, Flickr, cc by 2.0

Il ne s’agit pas de construire des objets à l'architecture compliquée. Les tests ont été effectués avec un simple cube ouvert, par exemple, et déjà, l’efficacité est améliorée. Ainsi, les scientifiques ont une production d’énergie qui double par rapport à celle d’une structure plane de la même surface : 1,92 Wh pour le cube contre 1,01 Wh pour le panneau, en une journée d’été. Tous les résultats sont publiés sur le site arxiv.

Énergie solaire : produire plus, plus longtemps

L’amélioration du rendement repose sur deux principes :

1. La structure en trois dimensions permet de recevoir et d’exploiter les rayons du soleil même quand ceux-ci sont rasants.
2. Des panneaux réfléchissants insérés au sein de la structure en trois dimensions et qui renvoient les rayons vers d'autres qui ne sont pas exposés au soleil a pour effet d’augmenter la quantité de lumière captée.

La structure en trois dimensions permet de produire plus d'énergie, pendant plus longtemps et de façon plus constante. © Bernardi et al. 2011, arxiv

Ainsi, les objets en trois dimensions sont capables de reproduire une quantité d’énergie même à l’aube ou au crépuscule. Un progrès notable, qui permet de capter une portion certes infime mais plus importante des 87 petawatts d’énergie envoyés par le soleil. Et l'amélioration est encore plus flagrante lors d'essais à des latitudes importantes ou par temps nuageux.

D'autres formes d'objets sont également à l'étude, comme des tours de panneaux (voir photo en fin d'article) et les premiers résultats sont encore plus prometteurs. Pour un jour de beau temps en hiver, la production d'énergie quotidienne est 4,88 fois plus importante avec le cube, mais respectivement 8,49 et 21,5 fois avec un parallélépipède et une tour (voir photo en fin d'article).

Voilà peut-être de quoi aider la filière du solaire qui, bien que prometteuse, ne parvient pas vraiment à décoller et ce, entre autres, pour des raisons politiques et économiques : après un départ fulgurant à ses premiers jours, encouragé par des financements gouvernementaux conséquents, la filière a connu un net coup de frein au moment de l’arrêt de ces aides. Une hausse du rendement pourrait peut-être la relancer...