Panneau photovoltaïque à concentration

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Dans un module solaire photovoltaïque, le composant le plus cher est, de loin, la cellule photovoltaïque. En intercalant un dispositif concentrateur entre le soleil et la cellule, on peut utiliser une surface de cellule beaucoup plus petite, et ainsi utiliser des cellules à rendement très supérieur[réf. nécessaire], avec des valeurs oscillant typiquement entre 30 et 40 % (et qui, à moyen terme, dépasseront les 50 %). On obtient alors un panneau photovoltaïque à concentration, ou simplement panneau à concentration.

Technique[modifier | modifier le code]

La concentration est obtenue par un système de miroirs paraboliques ou de lentilles de Fresnel, comme sur les phares d'automobiles. Le rapport de concentration peut atteindre voire dépasser 1000 (le record étant détenu par la société Sunrgi avec une valeur de 1600).

Il faut que la lumière concentrée soit bien focalisée sur la cellule, et non à côté : un tel panneau ne fonctionne donc correctement qu'avec un dispositif de "tracking" (héliostat) pour rester en permanence perpendiculaire aux rayons du soleil. Favorable au rendement (il augmente la production d'environ la moitié sur une journée), ce type de dispositif a l'inconvénient d'accroître la complexité et la maintenance.

Il faut ensuite évacuer la chaleur excessive, préjudiciable au rendement des cellules et surtout à leur durée de vie: sans dispositif de refroidissement, ces dernières fondraient.

Enfin, ces modules plus complexes sont plus fragiles, plus délicats à transporter et à monter.

Globalement, si le rendement est environ deux à trois fois supérieur à celui d'un module plat classique[réf. nécessaire], toutes ces contraintes ont aussi un coût, de sorte que les modules classiques dominent toujours le marché.

Pour calculer la puissance de ces appareils, il faut utiliser les données concernant l'intensité de la lumière directe qui arrive à la surface du sol. Cette intensité varie en fonction de la latitude. Par exemple, à Lyon, la valeur moyenne basée sur 10 ans d'observations effectuées par la NASA est de 3,42 kWh/m²/jour (soit une puissance moyenne de 142.5 W/m²).

Réalisations[modifier | modifier le code]

Différents constructeurs proposent ce type d'appareil : Soitec en France (à travers sa filiale Concentrix Solar installe des centrales au Nouveau Mexique 1 MW, Afrique du Sud 50 MW, Californie 300 MW, Maroc...), Heliotrop en France, Sol3G en Espagne, Pyron Solar et Sunrgi en Californie, Solar Systems en Australie (cette dernière construit actuellement une centrale photovoltaïque de 154 MW).

L’architecte allemand André Broessel a conçu et commercialisé en 2013 Rawlemon, une sphère solaire constituée d'une sphère transparente en polymère acrylique servant de lentille qui concentre les rayons du soleil et de la lune sur une cellule photovoltaïque multi-jonction, ce qui permet de réduire d'un facteur 100 la surface de cellule pour une puissance donnée, réduisant ainsi à presque rien l'empreinte carbone ; un système d'orientation à deux axes permet de maximiser le rendement : le taux de conversion de l'énergie solaire est amélioré de près de 70 % par rapport aux panneaux solaires photovoltaïques ; une batterie stocke l'électricité produite pour utilisation en soirée[1]. Le modèle le plus petit : Beta.ey (10 cm) a une cellule de 16 W et une batterie de 27,5 Wh ; une prise USB 2.0 permet de recharger un portable ou une tablette, et une LED colorée transforme la sphère en lampe ; des sphères de 1 m ou 1,80 m de diamètres sont commercialisées pour installation en toiture, ainsi qu'un module de façade à plusieurs sphères qui a fait l'objet d'une première certification en janvier 2013 par le Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg[2].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Rawlemon, une boule d’énergie, site EDF-pulse consulté le 13 février 2014.
  2. (en)Rawlemon Solar Devices, site Indiegogo consulté le 13 février 2014.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]