Quelles sont les dernières innovations en termes d'énergie solaire ?

^{Photo de Manny Becerra sur Unsplash}

Aujourd’hui dans le monde, les ingénieurs rivalisent pour trouver des solutions efficaces et intelligentes pour fournir de l’électricité propre et durable. Pour subvenir à la demande grandissante en électricité, l’installation de structures de production d’énergie verte est l’un des défis du monde actuel. 

En France, en Allemagne, au Bangladesh, en Chine ou au Maroc, des initiatives abondent pour faciliter la transition énergétique, en combinant les technologies pour produire mieux et gaspiller moins. 

Voici un tour de table des initiatives du solaire, déjà en application ou encore au stade de prototypes.     

1. Panneaux photovoltaïques de nuit

Les scientifiques de l’université de Stanford ont créé un panneau solaire photovoltaïque révolutionnaire capable de générer de l’électricité pendant la nuit. 

Cette solution, dévoilée en avril 2022, fonctionne grâce aux radiations émises par les panneaux solaires durant la nuit, créant une différence de température entre la couche de panneau et l’air. 

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Un générateur thermoélectrique est installé dans les panneaux qui permet de transformer la différence de température en électricité. Plus l’air extérieur est frais, plus la différence de chaleur et donc la production d’électricité sont importantes. 

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2. Eau et soleil

Les panneaux solaires flottants

Les panneaux photovoltaïques flottants sont des panneaux installés sur l’eau, permettant d’utiliser la surface de réserves aquatiques pour une production supplémentaire d’électricité. Souvent installés sur des lacs de barrages, ils permettent de coupler production hydroélectrique et production photovoltaïque. 

En Allemagne, la compagnie Vattenfall a même mis au point un système de stockage associé aux panneaux solaires flottants installés sur l’eau d’un lac de barrage. Les panneaux flottants sont similaires aux PV classiques, mais la structure de soutien les maintient au-dessus de l’eau. 

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Les  générateurs d'eau atmosphérique ou AWG pour Atmospheric Water Generator en anglais

Les AWG sont une technologie permettant de créer de l’eau potable à partir de panneaux solaires et de l’air ambiant. Ces dispositifs utilisent des panneaux solaires pour condenser l'humidité présente dans l'air ambiant, puis pour filtrer cette eau condensée afin de la rendre potable.

Les AWG peuvent être utiles dans les régions où l'eau potable est rare ou indisponible, et où l'air ambiant contient une quantité suffisante d'humidité. Ils peuvent être utilisés à petite échelle pour fournir de l'eau potable dans les maisons ou les communautés rurales, ou à grande échelle pour alimenter des villes entières en eau potable.

Ils s'appuient le principe de la condensation pour produire de l'eau potable à partir de l'air ambiant. Le processus de condensation consiste à refroidir l'air jusqu'à ce que l'humidité qu'il contient se condense sous forme de gouttelettes d'eau liquide.

Les AWG comprennent plusieurs composants, dont des panneaux solaires, un condensateur, un filtre et un réservoir de stockage. Les panneaux solaires sont utilisés pour fournir de l'énergie électrique à l'AWG, ce qui permet de faire fonctionner le compresseur, le ventilateur et le système de refroidissement.

Le ventilateur aspire l'air ambiant à travers un filtre pour éliminer les particules en suspension telles que la poussière et les polluants. L'air filtré est ensuite dirigé vers le condensateur, où il est refroidi à l'aide d'un système de réfrigération. Le refroidissement de l'air provoque la condensation de l'humidité contenue dans l'air, qui se transforme en gouttelettes d'eau liquide sur les surfaces froides du condensateur. Ces gouttelettes d'eau sont collectées dans un réservoir de stockage. L'eau est alors minéralisée avec du magnésium et du calcium, filtrée et stérilisée pour être rendue potable.

À ne pas confondre avec les panneaux flottants, ces panneaux combinés peuvent être posés à même le sol ou sur une toiture. Même dans les régions relativement sèches, ce système permet de produire de l’eau potable à raison de 4 à 10 litres par jour. Ils sont aussi à distinguer des "hydro-panneaux".

Les hydro-panneaux

Il s'agit là d'un piège ! Les hydro-panneaux ne sont pas des panneaux solaires au sens traditionnel du terme, car ils ne convertissent pas directement l'énergie solaire en électricité. Les hydro-panneaux utilisent plutôt l'énergie de l'eau en mouvement pour générer de l'électricité.

Les hydro-panneaux sont équipés de turbines qui sont activées par l'eau en mouvement, par exemple dans un canal ou une rivière. Les turbines font tourner un générateur électrique qui produit de l'électricité. Les hydro-panneaux sont donc une source d'énergie renouvelable qui utilise l'eau comme source d'énergie pour produire de l'électricité.

3. Cellules solaires à haut rendement

Les cellules solaires à haut rendement sont des cellules photovoltaïques à couche mince : elles sont plus fines, légères et souples que les autres technologies solaires et permettent 125% de rendement en plus que les panneaux actuels. 

Moins chères, elles sont vouées à être utilisées pour des smartphones ou pour alimenter des appareils électroniques et des systèmes d'éclairage à l'intérieur des bâtiments.

4. Des canopées solaires

Les canopées solaires sont des toits qui intègrent des panneaux solaires pour produire de l'énergie tout en fournissant de l'ombre pour les piétons et les véhicules. Ces structures peuvent être utilisées dans les parkings, les parcs et les zones publiques pour fournir des énergies renouvelables.

La ville de Marseille envisage d’installer une canopée solaire sur 26 km de voies rapides, afin de produire de l’énergie verte tout en rafraîchissant la route.

5. Les panneaux solaires sous la pluie 

Le panneau solaire et pluviaire est une innovation révolutionnaire conçue pour produire de l’électricité sous la pluie. Ce panneau solaire hybride est doté d’un nanogénérateur transparent produisant de l’électricité grâce à la friction des gouttes d’eau. 

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Le principe de fonctionnement de ces panneaux photovoltaïques est la triboélectricité, une sorte d’électricité statique qui se libère au contact de l’eau sur le matériau. Il permet de produire de l’électricité sous la pluie ou le beau temps, ce qui augmente le potentiel des panneaux solaires dans certaines régions. 

6. Les fenêtres photovoltaïques

Les fenêtres photovoltaïques sont des panneaux solaires transparents qui peuvent être installés sur les fenêtres des bâtiments pour capter l'énergie solaire tout en laissant passer la lumière. Ils peuvent être utilisés pour fournir de l'électricité aux bâtiments, réduisant ainsi leur dépendance aux sources d'énergie traditionnelles. 

Il existe deux types de fenêtres solaires : 

• La fenêtre solaire à vitres en verre est une fenêtre à double vitrage entre les verres de laquelle on introduit un film photovoltaïque. Insérées dans un cadre en aluminium, ces plaques de verre produisent de l’électricité de manière continue pendant le jour ; 
• La  fenêtre solaire à revêtement liquide consiste à recouvrir la vitre d’un revêtement transparent et invisible qui capte la lumière pour la transformer en électricité. Cette solution est développée par une société américaine. 

Les recherches sur les fenêtres photovoltaïques ont montré que ces dernières peuvent avoir une efficacité de conversion de plus de 10%, bien que leur coût soit encore relativement élevé.

7. Association éolien et solaire

Les éoliennes solaires combinent l'énergie solaire et l'énergie éolienne. Les pales des installations tournent pour produire de l'énergie éolienne, tandis que les panneaux solaires génèrent de l'énergie solaire. Cette technologie hybride permet de produire de l'énergie électrique de manière constante et stable, car les éoliennes solaires peuvent produire de l'électricité lorsque le vent est faible et vice versa. 

Elle est couramment utilisée pour autonomiser la production d’électricité, notamment dans les exploitations agricoles isolées du réseau électrique ou dans les régions venteuses et ensoleillées. 

8. Les panneaux solaires bi-faciaux

Les panneaux solaires bi-faciaux possèdent des cellules photovoltaïques sur les deux faces du panneau. Ils sont dotés d’une capacité de conversion supérieure à celle des panneaux solaires traditionnels, ce qui leur permet de capturer la lumière tangente du matin et du soir. 

Ces panneaux sont généralement placés à la verticale et espacés d’au moins 7 mètres afin que leurs ombres ne dérangent pas la captation des photons lumineux. Cet espacement permet aussi aux tracteurs et machines agricoles, ainsi qu’aux troupeaux dans le cas de pâturage solaire, de circuler librement entre les panneaux.

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Cela en fait une option intéressante pour les projets de pâturage solaire. Ce dernier consiste en un double emploi de terrain agricole pour la production des panneaux solaires et le pâturage des troupeaux. 

Propriétaire de terrain agricole à faible rendement ? Faites appel à un développeur de projet solaire expert comme Ferme Solaire pour produire votre propre électricité. 

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9. Les systèmes solaires autonomes

Dans les régions isolées du monde, des ingénieurs ont développé des systèmes innovants nécessitant très peu de matériel et accessibles à bon prix pour avoir accès à l’électricité, lumière ou recharge, à partir de l’énergie du soleil. 

Cette solution, développée en partenariat entre des ingénieurs allemands, des fabricants chinois et des citoyens bengalis, permet une autonomie électrique dans les lieux off-grid. 

Bonus : les enceintes solaires

Des méga enceintes nomades solaires, ça existe ? Pikip Solar speakers est une start-up française innovante qui a imaginé un sound système de festival monté sur roulettes et coiffé de panneaux solaires, qui fonctionne de manière autonome grâce aux panneaux photovoltaïques. 

De nombreuses innovations solaires plus ingénieuses les unes que les autres voient le jour à travers le monde, pour créer ou repenser des objets et accessoires du quotidien dans une version plus écologique. Le solaire est une source quasi gratuite de production d’électricité, très versatile et qui s’adapte à différentes situations.

Et pour en savoir plus sur les panneaux solaires, rendez-vous sur notre guide dédié !

Innovations du photovoltaïque : conclusion

En conclusion, cet article met en évidence plusieurs avancées majeures dans le domaine de l'énergie solaire, notamment dans la conception de panneaux solaires plus efficaces et moins coûteux, les technologies de stockage d'énergie, le suivi solaire et l'intégration de l'énergie solaire dans les bâtiments. Ces innovations ont le potentiel de rendre l'énergie solaire plus abordable, plus efficace et plus largement accessible, ce qui pourrait contribuer à réduire notre dépendance aux combustibles fossiles et à promouvoir une transition énergétique plus durable.