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Les cellules bifaces d’une centrale solaire nippone exploitent la neige

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Depuis un peu plus d'un mois, une ville japonaise dispose d'une centrale solaire composée de panneaux dits bifaces. Son but : également tirer profit de la lumière réfléchie par le sol pour générer de l'électricité. Ainsi, sa production serait dopée par la présence de neige, et ce d'autant plus qu'elle possède un innovant système chauffant en test. Quelques précisions s'imposent.

Vue aérienne de l'Asahikawa Hokuto Solar Power Plant et de ses 5.320 panneaux solaires bifaces. Leur agencement doit permettre aux faces arrière des différents modules de recevoir le plus de lumière réfléchie possible. © PVG Solutions

À la fin du mois de novembre 2013, la ville japonaise d'Asahikawa a inauguré une centrale photovoltaïque d'une puissance de 1,25 mégawatt (MW). Nous sommes loin des 143 MW par exemple affichés par l'installation française de Toul-Rosières. Cependant, cet événement a tout de même un intérêt, puisque les 5.320 panneaux solaires installés sont bifaces. Ils produisent donc de l'électricité aussi bien au niveau de leur face avant, que dans leur partie arrière.

D'une superficie d'environ 35.000 m2, l'Asahikawa Hokuto Solar Power Plant a été construite sur l'ancien site de l'école de commerce Hokkaido Asahikawa Hokuto par la compagnie Nishiyama Sakata Denki. Cette entité a d'ailleurs précisé qu'il s'agissait de la première structure de ce type installée dans le monde qui soit de la « classe mégawatt ». Sa production annuelle devrait être de 1,47 million de kWh, de quoi subvenir aux besoins d'environ 450 ménages.

Les panneaux solaires ont été développés et assemblés par la société nippone PVG Solutions. Ils se composent de cellules photovoltaïques au silicium monocristallin nommées EarthON. Leur face avant présente un rendement maximum de 19,5 %, soit un peu plus que les 19 % de la partie arrière. Cependant, il s'agit de valeurs théoriques calculées dans des conditions d'exposition directe à une source lumineuse. Or, dans la réalité, la couche postérieure se trouve à l'ombre, ce qui signifie qu'elle ne reçoit que des rayons lumineux réfléchis (environ 20 % de la lumière incidente sur du gazon). Dans ces conditions, l'efficacité réelle de la couche arrière est donc de 3,8 %. Au total, les cellules ont tout de même un rendement d'environ 23,3 %.

Chaque module solaire se compose de 60 cellules photovoltaïques EarthON carrées mesurant 15,6 cm de côté. Leur galette de silicium monocristallin mesure en moyenne 180 µm d’épaisseur. Les contacts sont en argent. © PVG Solutions

Une productivité accrue par la neige

L'intérêt des cellules photovoltaïques bifaces ne se limite pas qu'à cet aspect. De décembre à mars, la ville d'Asahikawa subit des températures moyennes négatives et d'importantes chutes de neige. Or, en se déposant sur les panneaux solaires inclinés de 40° par rapport au sol, les cristaux de glace bloquent une partie de la lumière, et causent donc une baisse de productivité des modules solaires. En contrepartie, ils réfléchissent mieux la lumière parvenant au sol, ce qui accroît la productivité de la couche arrière. Le rendement de cette zone pourrait alors augmenter de 13,5 %.

Ainsi, grâce à la technologie biface, la productivité de la centrale ne serait pas trop affectée par les chutes de neige, bien au contraire. En effet, un tissu chauffant conçu par Kurarayliving a été installé sur les panneaux solaires dans le but de faire fondre le manteau blanc éventuellement présent sur leur face avant. Or, il est alimenté par le courant généré par l'installation. En d'autres mots, la neige dope la productivité des faces arrière, ce qui fait fondre la neige accumulée sur les faces avant, leur permettant ainsi d'à nouveau fonctionner normalement. Précisons néanmoins que le tissu composé de nanotubes de carbone est en test.

Les cellules photovoltaïques bifaces pourraient tenir de nombreuses promesses à l'avenir. Parmi leurs avantages, citons notamment le fait qu'elles se révèlent efficaces lorsqu'elles sont installées verticalement sur des façades de bâtiments (elles exploitent alors la lumière incidente et celle réfléchie par les murs). Or, positionnée de la sorte, elles sont moins sensibles aux dépôts de neige, de feuilles mortes ou de fientes d'oiseaux que leurs concurrentes. Voici donc une technologie sur laquelle il serait bon de méditer. 

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