Face à l’urgence du changement climatique, l’humanité se retrouve confrontée à un défi majeur : opérer une transformation profonde de ses modes de production et de consommation énergétiques. Dans cette course contre la montre pour préserver notre planète, une innovation retient particulièrement l’attention : les panneaux solaires verticaux bifaciaux.
Grâce à leur empreinte plus compacte et flexible, ils gagnent du terrain, non seulement en ville, mais aussi en milieu rural, où ils constituent une alternative moins gourmande en espace pour les parcs solaires. Plus encore, leur rendement énergétique s’avère supérieur aux attentes, laissant les ingénieurs perplexes et curieux de percer ce mystère.
Une étude récente pourrait bien lever le voile sur l’origine de cette énergie bonus. Dans cet article, nous explorerons les divers aspects de cette technologie, ses avantages et ses potentialités applicatives, enrichi de témoignages et d’éléments concrets pour éclairer votre compréhension et alimenter votre réflexion sur l’avenir de notre approvisionnement énergétique.
Panneaux solaires verticaux vs horizontaux : quelles différences ?
Design et composition des deux types de panneaux
Si les modules photovoltaïques horizontaux dominent largement le marché actuel, les panneaux solaires verticaux présentent eux aussi des arguments convaincants. Ces derniers adoptent généralement une configuration bi-verre, encapsulant des cellules photovoltaïques entre deux plaques de verre trempé, tandis que les panneaux horizontaux optent souvent pour une structure verre-film-verre.
De par leur orientation verticale, ces panneaux permettent de maximiser l’absorption des rayons solaires, même lorsque l’astre du jour se situe à faible hauteur dans le ciel, contrairement aux panneaux horizontaux qui reçoivent alors un flux solaire moins intense.
Productivité énergétique : les avantages des panneaux verticaux bifaciaux
Grâce à leur surface vitrée exposée aux deux faces, les panneaux solaires verticaux bifaciaux affichent un gain de productivité énergétique pouvant aller jusqu’à 30% par rapport aux panneaux horizontaux conventionnels.
Selon une étude menée par Solar Build Test Field en collaboration avec l’Université Technique de Munich, cette augmentation spectaculaire s’expliquerait par la capacité des panneaux verticaux bifaciaux à capter davantage de lumière diffuse, notamment durant les périodes nuageuses ou hivernales, période durant laquelle la luminosité ambiante reste globalement inférieure.
Des scientifiques de l’Université des sciences appliquées de Leipzig ont étudié les effets des installations photovoltaïques verticales orientées ouest-est. Ils ont conclu que ces systèmes pourraient avoir un effet bénéfique sur la stabilisation du réseau électrique allemand, tout en étant plus compatibles avec les activités agricoles que les installations photovoltaïques classiques au sol.
Flexibilité spatiale : adapter l’installation aux contraintes du territoire urbain
L’un des grands atouts des panneaux solaires verticaux bifaciaux réside dans leur flexibilité spatiale. Capables de suivre la courbe naturelle des façades, qu’elles soient orientées plein sud ou non, ces équipements s’adaptent idéalement aux configurations complexes des centres urbains, là où l’installation de panneaux horizontaux peut s’avérer problématique.
Ainsi, il devient concevable de valoriser des surfaces autrefois considérées comme impropres à l’accueil de structures photovoltaïques, telles que les murs aveugles, les parkings couverts, les façades de bâtiments, les clôtures de voies de chemin de fer ou encore les murs anti-bruit et les ouvrages bétonnés longeant certaines parties d’autoroutes.
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Par ailleurs, cette adaptation aux contraintes territoriales permet de limiter l’imperméabilisation des sols, un facteur aggravant de l’effet d’îlot de chaleur urbain, ainsi que de créer de véritables continuités écologiques entre différents îlots de fraicheur, favorisant la biodiversité locale.
Les panneaux solaires verticaux bifaciaux représentent une option intéressante pour les collectivités cherchant à conjuguer transitions énergétique et écologique, en tirant profit des potentialités offertes par le génie civil et l’architecture.
Avantages des panneaux solaires verticaux en milieu rural
Optimisation de l’espace et agriculture
Les panneaux solaires verticaux offrent une empreinte au sol réduite, une aubaine pour les zones rurales où le foncier devient de plus en plus précieux. Ils permettent une double utilisation du terrain : production d’énergie et agriculture. L’espace entre les rangées de panneaux peut être utilisé pour cultiver des légumes, optimisant ainsi l’utilisation des terres agricoles.
Maintenance et rendement
Ces panneaux présentent également des avantages significatifs en termes de maintenance. Leur orientation verticale réduit les problèmes liés à l’accumulation de neige, de poussière, de feuilles mortes, et d’eau de pluie, qui peuvent dégrader les performances des panneaux horizontaux. Cette configuration facilite le nettoyage et la maintenance, tout en assurant un meilleur rendement énergétique.
Clôtures énergétiques
Enfin, dans un cadre rural, les panneaux verticaux peuvent remplacer les clôtures traditionnelles, fournissant une barrière physique tout en générant de l’électricité, un avantage doublement bénéfique.
Un phénomène mystérieux : plus de rendement que prévu
Retour sur l’étude néerlandaise et ses conclusions
Une étude récente menée par des chercheurs néerlandais a mis en lumière un phénomène intrigant : les panneaux solaires verticaux bifaciaux présenteraient un rendement énergétique plus élevé que prévu. Publiée dans la revue spécialisée Photovoltaic Technology, cette recherche souligne que ce gain de productivité serait estimé entre 10 % et 30 %, laissant les experts dans le domaine stupéfaits.
Hypothèses et théories explicatives
Plusieurs hypothèses tentent d’expliquer cette étonnante surperformance. Certains chercheurs suggèrent que l’angle de pose optimal des panneaux verticaux bifaciaux capture mieux la lumière indirecte, amplifiant ainsi leur efficience globale.
D’autres suppositions pointent vers l’amélioration de la dissipation thermique grâce à la circulation de l’air derrière les panneaux, limitant ainsi les pertes de rendement causées par la chaleur excessive.
Conséquences pour les utilisateurs et les professionnels du secteur
Ce constat inattendu bouleverse les conventions préexistantes dans l’industrie solaire. Pour les utilisateurs, cela représente une opportunité lucrative de diminuer leurs dépenses énergétiques et d’augmenter leur autonomie.
Quant aux professionnels du secteur, ils doivent prendre en compte cette nouvelle réalité dans la conception, l’installation et l’exploitation des systèmes photovoltaïques verticaux bifaciaux afin d’optimiser leur rendement et de fidéliser leur clientèle.
Cas d’usage inspirants et exemplaires
En France, plusieurs projets d’installation de panneaux solaires verticaux bifaciaux ont déjà vu le jour, comme celui de l’entreprise SunStyle à Lyon, qui a équipé un mur de 200 m² d’une centrale verticale de 30 kWc.
TotalÉnergies a mené un projet pilote en Bourgogne-Franche-Comté, où des rangées de panneaux solaires verticaux bifaciaux sont orientées nord-sud pour capturer la lumière solaire venant de l’est et de l’ouest. Ce projet vise également à étudier l’optimisation de l’albédo et ses effets sur les cultures sous-jacentes.
Un autre projet d’agrivoltaïsme vertical d’une puissance de 111 kW a été inauguré par TotalÉnergies et InVivo à Valpuiseaux en Essonne. L’objectif de cette installation pilote est d’évaluer l’impact du système photovoltaïque sur la production agricole, la biodiversité, le stockage du carbone et la qualité de l’eau.
À l’international, on peut citer l’exemple de la ville de Toronto au Canada, qui a inauguré en 2017 une ferme solaire urbaine de près de 2 hectares comportant exclusivement des panneaux solaires verticaux bifaciaux.
Outre les exemples cités précédemment, d’autres projets d’installation de panneaux solaires verticaux bifaciaux ont été réalisés en France et dans le monde, tels que :
- Le Centre Hospitalier Universitaire de Poitiers (France), qui a équipé sa façade d’un mur solaire vertical de 300 m²;
- Le siège de Facebook à Menlo Park (États-Unis), qui dispose d’un parc solaire vertical de 900 kWc;
- Le centre commercial Westfield Century City à Los Angeles (États-Unis), qui a installé des panneaux solaires verticaux bifaciaux sur une surface totale de 5 000 m².
- Luxor Solar KK (Japon), filiale japonaise du fabricant allemand Luxor Solar, a installé un système PV vertical de 8,3 kW sur le parking d’une entreprise de transformation de riz à Niigata. Ce système vise à démontrer son efficacité pendant l’hiver et la production énergétique supplémentaire générée par la réflexion de la lumière sur la neige.
Ces exemples illustrent la diversité des applications possibles des panneaux solaires verticaux bifaciaux et leur potentiel de développement dans les années à venir.
Impacts environnementaux des panneaux solaires bifaciaux
Aspects positifs : réduction des émissions de GES et indépendance vis-à-vis des combustibles fossiles
Comme toute forme d’énergie renouvelable, les panneaux solaires verticaux bifaciaux présentent des avantages indéniables sur le plan environnemental. Outre la réduction substantielle des émissions de gaz à effet de serre, ces installations participent activement à l’indépendance énergétique des États et des citoyens face aux fluctuations des cours pétroliers. Elles contribuent également à la stabilisation des réseaux électriques et facilitent l’intégration des sources intermittentes d’énergie, tel que l’éolien.
Aspects négatifs : cycle de vie des matériaux et gestion des déchets
Malheureusement, comme les panneaux solaires classiques, les panneaux solaires verticaux bifaciaux ne sont pas exempts de tous reproches environnementaux. Durant leur cycle de vie, des impacts significatifs peuvent être observés, notamment en raison de l’extraction minière des métaux rares et des procédés chimiques intensifs employés pour la fabrication des composants photovoltaïques. Au moment de leur obsolescence programmée – soit après 25 à 30 ans d’activité –, la gestion des déchets constitue un défi supplémentaire, puisqu’aucun processus normalisé de recyclage n’est encore en place.
Défis et opportunités liés au déploiement des panneaux solaires verticaux bifaciaux
Le déploiement des panneaux solaires verticaux bifaciaux comporte des enjeux cruciaux qui influenceront leur adoption massive et leur intégration harmonieuse dans nos sociétés. Abordons les principaux défis et opportunités associés à ces équipements innovants :
Investissement initial et retour sur investissement
Un premier défi réside dans le coût d’investissement initial, qui peut sembler prohibitif pour certains acteurs. Toutefois, il est essentiel de relativiser ces dépenses en tenant compte du retour sur investissement attrayant à long terme, grâce aux économies substantielles sur la facture énergétique et aux revenus provenant de la vente d’excédent de production.
Maintenance et surveillance accrues requises
La conception verticale et bifaciale de ces panneaux implique une attention accrue en matière de maintenance et de surveillance. Les exploitants devront acquérir de nouvelles compétences et investir dans des outils adaptés pour garantir un fonctionnement optimal et une durée de vie maximale.
Formation continue des professionnels et des utilisateurs
Pour accompagner la transition vers ces technologies émergentes, il sera impératif de former les professionnels et les utilisateurs à l’installation, à l’entretien et à l’utilisation des panneaux solaires verticaux bifaciaux. Cette formation continue favorisera une adoption large et une utilisation optimale de ces équipements.
Politiques publiques et incitatifs financiers
Les pouvoirs publics peuvent stimuler le déploiement des panneaux solaires verticaux bifaciaux en instaurant des politiques incitatives, telles que des tarifs d’achat garantis, des subventions ou des crédits d’impôt. Ces mesures encourageront les investissements initiaux et faciliteront l’accès à cette technologie pour un plus grand nombre d’acteurs.
Innovation technologique et industrialisation
Les industriels devront innover pour optimiser la production, la logistique et l’assemblage des panneaux solaires verticaux bifaciaux, en veillant à minimiser leur empreinte environnementale et à maîtriser leurs coûts. L’industrialisation de ces équipements permettra de massifier leur production et de conquérir de nouveaux marchés.
Harmonisation avec les écosystèmes naturels et les communautés locales
Finalement, il sera crucial d’assurer une harmonisation des panneaux solaires verticaux bifaciaux avec les écosystèmes naturels et les communautés locales. Ceci suppose une intégration paysagère soignée, une consultation des parties prenantes et une participation active des riverains aux projets d’installation.
Avec ces défis et opportunités en tête, il apparait clairement que le déploiement des panneaux solaires verticaux bifaciaux doit faire l’objet d’une réflexion approfondie et d’une coordination étroite entre les différents acteurs impliqués. Seule une démarche inclusive et responsable permettra de tirer pleinement parti des avantages de cette technologie innovante, tout en minimisant ses impacts négatifs potentiels.
Actualité et perspectives d’avenir
Dernières recherches
Les avancées récentes dans le domaine des panneaux solaires bifaciaux reflètent un paysage en constante évolution, marqué par l’innovation et la recherche appliquée. Des études approfondies menées par des institutions de renom telles que l’Université Technique de Munich et des sociétés pionnières dans le secteur de l’énergie solaire démontrent une amélioration significative de l’efficacité des cellules photovoltaïques bifaciales.
Cette efficacité accrue est en grande partie attribuable à des avancées technologiques telles que l’encapsulation POE et l’utilisation de cellules solaires HJT à haut rendement, capable d’augmenter le rendement de conversion photovoltaïque de plus de 25 %.
Ces innovations ouvrent la voie à des applications plus larges et plus rentables des panneaux solaires bifaciaux, rendant cette technologie encore plus attrayante pour les marchés résidentiels et commerciaux.
Perspectives d’avenir
L’horizon des panneaux solaires bifaciaux est jalonné d’opportunités prometteuses et de défis stimulants. À court terme, nous pouvons nous attendre à une augmentation de l’adoption de ces technologies dans des contextes variés, des installations à grande échelle dans des fermes solaires aux applications urbaines dans des bâtiments commerciaux et des auvents de parking.
La tendance à l’intégration des panneaux solaires bifaciaux dans les systèmes agrivoltaïques témoigne également de leur potentiel dans la promotion d’une agriculture durable.
À long terme, l’évolution du marché des panneaux solaires bifaciaux sera probablement façonnée par des avancées continues en matière d’efficacité et de durabilité, ainsi que par des politiques incitatives et des mesures de soutien de la part des gouvernements.
Sources et références
« Bifacial perovskite solar cells point to higher efficiency » – ScienceDaily :
Cet article du National Renewable Energy Laboratory (NREL) discute des avancées dans les cellules solaires bifaciales en pérovskite, soulignant leur potentiel pour produire des rendements énergétiques plus élevés à des coûts globaux inférieurs. Les chercheurs ont conçu une cellule solaire bifaciale en pérovskite qui peut fonctionner efficacement des deux côtés, avec une efficacité de la lumière frontale atteignant plus de 23% et l’efficacité de l’illumination arrière environ 91-93% de celle de l’avant. Lien
« Bifacial Photovoltaics 2021: Status, Opportunities and Challenges » – MDPI :
Cet article publié dans le journal Energies résume l’état actuel des photovoltaïques bifaciales. Il explique pourquoi le passage à la bifacialité est inévitable pour des coûts de génération d’électricité les plus bas et pour l’agrivoltaïque. Les modules bifaciaux, sensibles à la lumière incidente des deux côtés, sont maintenant disponibles au même prix par watt de crête que leurs équivalents monofaciaux. L’article discute également des propriétés générales des modules bifaciaux, des différentes technologies de cellules solaires bifaciales disponibles sur le marché et de leurs coûts moyens. Lien
« Bifacial Solar Advances with the Times—and the Sun » – NREL :
Cet article du National Renewable Energy Laboratory présente une étude pluriannuelle évaluant les systèmes de suivi bifaciaux pour une génération d’énergie solaire plus efficace. Les résultats préliminaires montrent un gain significatif d’énergie avec les panneaux bifaciaux par rapport à leurs homologues unifaciaux. L’étude se concentre également sur l’évaluation des avantages des différents revêtements de sol sous les panneaux solaires, puisque le gain d’énergie PV bifacial dépend de la lumière réfléchie. Lien