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  • Zoom sur les panneaux solaires nouvelle génération

    Publié le 04 Septembre 2024  



    Lien vers l'article original: ici


    Les panneaux solaires de nouvelle génération marquent une avancée majeure dans le domaine des énergies renouvelables. Ces innovations ouvrent la voie à une adoption plus large de l’énergie solaire, un défi majeur pour répondre aux enjeux énergétiques et environnementaux actuels. Ils participent à la transition vers des sources d’énergie renouvelable et à la réduction des émissions carbone. Découvrez quelles sont les innovations clés des panneaux solaires nouvelle génération et leur impact potentiel sur notre avenir énergétique.





    Qu’est-ce qu’un panneau solaire de nouvelle génération ?


    Selon le gouvernement, le rythme de développement du photovoltaïque est actuellement insuffisant. En 2023, la capacité photovoltaïque installée correspondait à environ 20 GW. Pour atteindre l’objectif de 75 à 100 GW de photovoltaïque d’ici 2035, ce rythme doit donc augmenter drastiquement. Les panneaux photovoltaïques de nouvelle génération émergent comme des acteurs centraux dans l’accélération du développement de l’énergie solaire.

    Les panneaux solaires nouvelle génération, intégrant des innovations technologiques et des matériaux de pointe, sont des dispositifs photovoltaïques avancés conçus pour :
    • améliorer l’efficacité énergétique ;
    • réduire les coûts de production ;
    • permettre une meilleure intégration architecturale ;
    • offrir une plus grande durabilité par rapport aux panneaux solaires traditionnels.

    L’objectif principal de ces nouveaux capteurs est donc de rendre l’énergie solaire plus accessible, plus efficace et plus compétitive par rapport aux sources d’énergie conventionnelles.

    Les panneaux photovoltaïques de première génération


    Avant de nous pencher sur les panneaux solaires de nouvelle génération, voyons quels sont les modèles traditionnels aujourd’hui. Ils se composent principalement de deux types de cellules photovoltaïques :

    1. les capteurs en silicium monocristallins, constitués de cellules faites d’un seul cristal de silicium pur. Ce processus de fabrication permet d’obtenir un rendement de 16 à 17 %. Les panneaux monocristallins se caractérisent par leur apparence uniforme et leur teinte noire ;
    2. les capteurs en silicium polycristallins, sont fabriqués à partir de plusieurs cristaux de silicium fondu ensemble. Ce procédé de fabrication est généralement moins coûteux que celui des panneaux monocristallins. Ils sont donc plus accessibles en termes de prix. Leur rendement est toutefois inférieur, généralement autour de 12 à 13 %

    Les panneaux solaires photovoltaïques les plus installés aujourd’hui sont largement les modules monocristallins, qui offrent un très bon rapport qualité-prix.

    Les panneaux solaires nouvelle génération


    Les panneaux solaires traditionnels sont depuis des décennies, et encore aujourd’hui, les piliers de l’industrie photovoltaïque. Des avancées technologiques récentes ouvrent toutefois la voie à des solutions plus performantes et plus économiques. Voyons quels sont ces panneaux solaires de nouvelle génération !

    Le panneau solaire à couches minces


    Le panneau solaire à couches minces est composé de fines couches de silicium amorphe vaporisées sur un matériau support (en métal ou en verre, par exemple). Cette méthode de fabrication permet de réduire considérablement la quantité de matériau nécessaire. Ils sont donc plus légers et flexibles, ce qui réduit les coûts de production et leur impact carbone.

    Les panneaux en couches minces présentent cependant des inconvénients. Leur rendement est généralement inférieur à celui des panneaux standards. Par rapport à ces derniers, une surface plus importante est donc nécessaire pour leur installation.

    Les panneaux solaires biface et biverre


    Le panneau solaire biface, bifacial ou à double face et le panneau bi-verre sont deux technologies dotées d’une face arrière semi-transparente qui laisse passer la lumière du soleil. Celle-ci peut donc être captée par les deux côtés du module. Ce qui n’est pas le cas avec les panneaux solaires traditionnels (monocristallins ou polycristallins) qui sont composés de verre sur le dessus et d’un support opaque à l’arrière.

    Avec un panneau solaire bi-verre ou bifacial :
    1. la première face capte directement le rayonnement du soleil, comme un panneau solaire classique ;
    2. la deuxième face capte la lumière qui se réfléchit sur la surface à l’arrière du panneau grâce à sa semi-transparence (toit, sol, mur, etc.)

    Cette capacité augmente le rendement global du panneau. C’est plus particulièrement le cas dans des environnements où la réflexion de la lumière est élevée, comme les surfaces claires ou enneigées. Les panneaux biface ou biverre sont souvent installés sur des structures qui permettent à la lumière de passer à travers et de se refléter sur le sol. Ils sont très efficaces pour les installations au sol, les toits plats, et les carports solaires.

    Un autre avantage de la semi-transparence est qu’elle permet d’élargir la période de production photovoltaïque et de s’adapter aux besoins énergétiques. Le pic de production d’un capteur standard se situe en milieu de journée lorsque le soleil est au zénith. Le panneau bifacial, peut être installé à la verticale afin de capter les rayons de soleil qui l’atteignent horizontalement, le matin et en fin de journée. Ces moments correspondent aux pics de consommation dans la plupart des foyers.

    La durabilité des capteurs photovoltaïques est aussi améliorée grâce à leur face arrière en verre. Elle les rend plus résistants à l’humidité, aux UV et aux fluctuations de température.

    En revanche, les panneaux solaires bi-verre et bi-face sont plus lourds. Ils sont aussi plus coûteux à fabriquer puisque deux couches de verre sont utilisées et que le processus de production est plus complexe.

    Des panneaux mieux intégrés au bâti


    La problématique d’une intégration moins encombrante et plus harmonieuse des systèmes photovoltaïques est aussi un défi majeur pour leur développement. Dans les sites classés, leur discrétion est même une nécessité. Voyons quelles sont les solutions apportées par les panneaux solaires nouvelle génération !

    Le panneau solaire avec micro-onduleur intégré


    Le panneau solaire avec micro-onduleur intégré combine un panneau solaire traditionnel avec un micro-onduleur inclus directement dans chaque module. Ce type d’installation se distingue donc de celles avec un onduleur central relié aux différents capteurs.

    Avec un micro-onduleur, chaque panneau peut fonctionner de manière indépendante. Cette intégration permet de maximiser la performance des capteurs photovoltaïques. En effet, ils offrent davantage de flexibilité dans la conception de l’installation solaire. Vous avez alors plus de liberté pour optimiser les emplacements de vos panneaux en fonction des différentes configurations de votre toit. Vous pouvez aussi adapter plus facilement votre installation par rapport aux conditions variables à prendre en compte pour un bon rendement, comme les ombrages qui peuvent apparaître au cours de la journée.

    La tuile solaire


    La tuile solaire, alliant efficacité et esthétique, gagne de plus en plus en popularité. Elle prend l’apparence d’une tuile en terre cuite ou d’une ardoise pour s’intégrer en toute discrétion sur le logement. Elle joue alors aussi le rôle de toiture sur votre maison, offrant une bonne résistance aux intempéries et de bonnes qualités isolantes.

    En revanche, il faut savoir que le rendement des tuiles photovoltaïques est parfois plus faible que celui des panneaux conventionnels. Il varie selon les modèles, entre 10 et 20 %. Notez aussi que leur pose nécessite de refaire l’intégralité de la couverture de la maison. Cette technologie convient donc davantage si vous avez pour projet de la rénover totalement ou dans le neuf. Les panneaux solaires classiques peuvent être posés en surimposition sur le toit, ce qui implique de réaliser des travaux moins lourds que lorsqu’ils sont intégrés au bâtiment.

    Votre logement se situe dans un centre historique ou dans une zone classée ? La tuile ou l’ardoise solaire est une solution intéressante pour profiter des avantages de cette énergie renouvelable tout en respectant les contraintes architecturales.

    Le panneau solaire coloré


    Des panneaux solaires colorés, disponibles en rouge, vert, blanc, et en d’autres teintes, sont aussi disponibles sur le marché. Ils s’intègrent mieux à certains bâtiments que les panneaux solaires classiques bleus ou noirs.

    Grâce à une technique développée par le Centre suisse d’électronique et de microtechnique (CSEM) en 2015, un film de couleur est ajouté sur des cellules cristallines, permettant d’obtenir une grande variété de couleurs. Ces panneaux sont cependant moins performants que les modèles classiques, avec une réduction de rendement de 15 à 37 % selon la couleur choisie.

    Le panneau solaire transparent


    Des modèles de panneaux photovoltaïques transparents, comme le vitrage solaire, sont arrivés récemment sur le marché. Visuellement, le capteur ressemble à une simple plaque de verre complètement transparente.

    Le panneau solaire transparent fonctionne sur le même principe que les modèles conventionnels, mais avec une différence majeure : les cellules photovoltaïques sont placées sur les extrémités du verre et non sur le dessus. Lorsque les rayons du soleil atteignent le module, ils sont envoyés vers ses rebords afin que l’énergie soit captée par les cellules photovoltaïques.

    Cette technologie peut permettre d’intégrer l’énergie solaire de manière discrète et esthétique dans les fenêtres, les façades et d’autres surfaces transparentes des bâtiments. Aujourd’hui, ils sont d’ailleurs plutôt réservés à des projets de construction conséquents (immeubles ou bâtiments du tertiaire). L’installation de panneaux solaires étant limitée sur les toits de ces bâtiments, exploiter leur surface vitrée est une bonne solution.

    Il faut toutefois savoir que le rendement des vitrages photovoltaïques est très bas, ne dépassant pas 5 % pour le moment. Pour que cette technologie s’étende à d’autres types d’installation, notamment chez les particuliers, des améliorations sont donc encore nécessaires.

    Le panneau solaire hybride


    Le panneau hybride est une autre innovation dans le domaine de l’énergie solaire. Ce système combine les technologies photovoltaïque et thermique pour produire simultanément de l’électricité et de la chaleur. Les panneaux solaires hybrides peuvent donc fournir à la fois de l’électricité, de l’eau chaude sanitaire et/ou du chauffage selon le système (aérovoltaïque ou hydraulique) et l’équipement associé (chauffe-eau solaire individuel ou système solaire combiné).

    En mariant deux technologies en un seul système, vous pouvez économiser de l’espace sur votre toit ou au sol sur votre terrain. Vous réduisez aussi les coûts d’installation et de maintenance par rapport à l’installation de systèmes photovoltaïques et thermiques séparés.

    Le panneau photovoltaïque à concentration


    Le panneau solaire à concentration utilise un système optique (avec des lentilles de Fresnel ou des miroirs paraboliques) pour focaliser la lumière sur des petites cellules photovoltaïques. Cette concentration de la lumière permet d’atteindre des rendements élevés, dépassant souvent les 30 à 40 % dans des conditions optimales ! Les surfaces occupées par les panneaux solaires peuvent ainsi être significativement réduites.

    Ils sont toutefois sensibles aux variations de luminosité qui peuvent affecter leur performance. Ces panneaux solaires sont donc davantage adaptés aux régions qui connaissent un fort taux d’ensoleillement et des conditions météorologiques peu changeantes.

    Actuellement, le photovoltaïque à concentration est exploité à grande échelle dans des fermes solaires. Par exemple : la centrale Cogentrix à Alamosa dans le Colorado et une autre en Chine dans la province de Qinghai.

    Le panneau solaire thermodynamique


    Les panneaux solaires thermodynamiques représentent une solution efficace et durable pour la production d’énergie renouvelable. Il s’agit d’installations solaires thermiques à grande échelle qui exploitent la chaleur du soleil pour la production d’électricité. On parle alors de centrales thermodynamiques, des fermes solaires composées de nombreux panneaux thermiques.

    Quel est leur principe de fonctionnement ? Les panneaux solaires thermodynamiques utilisent aussi la concentration, puisqu’ils sont équipés de miroirs paraboliques ou de lentilles de Fresnel. Le rayonnement du soleil est ainsi concentré vers des tubes qui contiennent un fluide frigorigène. Ce dernier est chauffé à haute température afin de créer de la vapeur, qui permet d’actionner une turbine et des alternateurs générant de l’électricité.

    L’intérêt principal de ce système est son potentiel pour stocker l’électricité. Ce point fort répond à un enjeu indissociable de l’exploitation des énergies renouvelables qui sont intermittentes. Avec des panneaux solaires thermodynamiques, l’énergie peut être stockée dans des réservoirs grâce au fluide caloporteur. La chaleur peut ensuite être extraite après plusieurs heures pour produire de l’électricité, même s’il n’y a plus d’ensoleillement.

    En 2024, la France ne compte qu’une seule centrale thermodynamique, celle de eLLo, exploitée par EDF dans les Pyrénées-Orientales. Depuis 2019, elle couvre les besoins en électricité de 6 000 foyers de la région.

    Des technologies en cours de développement


    Des technologies de panneaux solaires nouvelle génération sont encore en cours de développement. Quelles sont ces possibilités pour un avenir énergétique plus propre et plus durable ?

    Le panneau solaire organique


    Le panneau solaire organique est une technologie émergente qui utilise, comme son nom l’indique, des matériaux organiques pour son fonctionnement. Ce sont donc des molécules d’origine végétale ou animale, composées d’au moins un atome d’hydrogène lié à un atome de carbone, qui sont exploitées pour capter les rayons du soleil. Le principe est ensuite le même qu’avec un panneau photovoltaïque classique. Ils convertissent la lumière du soleil en électricité.

    Ce qui caractérise aussi ces panneaux solaires organiques est leur technique d’application. Très légers, ils se posent comme de la peinture ou un papier peint. Puisqu’ils sont aussi translucides, ils peuvent être posés sur une vitre. Leur procédé de fabrication à basse température permet également de réduire leur empreinte environnementale et leurs coûts de production.

    Malgré leur potentiel prometteur, leur rendement est inférieur à celui des modèles standards et leur durée de vie plus courte.

    Le panneau solaire en pérovskite


    Le panneau solaire en pérovskite est une innovation récente qui repose sur le matériau utilisé. La pérovskite est un minerai qui sert ici de conducteur. Sa structure cristalline présente des propriétés photovoltaïques exceptionnelles. La pérovskite serait plus performante que le silicium, et le rendement de ces panneaux photovoltaïques pourrait atteindre 30 % en 2030. Avec la pérovskite, il est aussi possible de concevoir des panneaux solaires très fins, légers et souples.

    Encore en cours de développement, il faudra attendre pour vous procurer des capteurs solaires en pérovskite ! Quelques défis techniques restent encore à surmonter avec cette technologie. Pour le moment, ils résisteraient notamment assez mal à la chaleur et à l’humidité.

    Le panneau solaire nocturne


    Vous le savez, les panneaux solaires utilisent le rayonnement du soleil pour fonctionner. Et pourtant, les panneaux solaires nocturnes seront peut-être un jour une réalité. La manière dont nous concevons les panneaux solaires est ici totalement repensée.

    Comment ces panneaux pourraient-ils produire de l’électricité la nuit ? Les expériences de chercheurs exploitent les différences de température entre la surface du panneau et l’air ambiant. Un objet peut émettre de la chaleur sous forme de rayonnement infrarouge lorsqu’il est plus chaud que son environnement. Ce phénomène se produit surtout la nuit. Concrètement, les panneaux solaires nocturnes captent la chaleur qui émane de la Terre pour la transformer en énergie à l’aide d’une diode thermoradiative.

    Pour l’instant, les technologies qui pourraient permettre une telle avancée en sont encore au stade de recherche dans des laboratoires comme à l’université de Stanford aux États-Unis. Pour vous équiper de panneaux solaires nocturnes, il faudra certainement attendre encore quelques années !

    Le prix des panneaux solaires nouvelle génération


    Le prix des panneaux solaires nouvelle génération est plus élevé que celui des modèles classiques. Retrouvez dans ce tableau les tarifs des différents capteurs déjà commercialisés :


    Le prix des panneaux solaires est un élément clé dans l’adoption généralisée de cette énergie renouvelable. Les coûts de fabrication ont longtemps été un obstacle majeur à leur développement. Avec l’augmentation de l’efficacité de production, les prix ont significativement baissé au fil des années. En 10 ans, ils ont été divisés par dix !

    Pour les panneaux solaires nouvelle génération, les innovations dans les matériaux et les techniques de fabrication ont permis d’améliorer l’efficacité énergétique tout en réduisant les coûts de production. Malgré ces progrès, ils peuvent encore être plus coûteux à l’achat du fait de leur caractère innovant et de leur efficacité améliorée.

    Quel que soit le type de panneaux solaires que vous choisissez, il est important de considérer les coûts sur toute la durée de vie. N’oubliez pas les économies réalisables sur vos factures d’électricité.

    Attention, il n’existe actuellement aucune offre de panneaux solaires gratuits ou à 1 € contrairement à ce que certaines entreprises peu scrupuleuses annoncent. N’hésitez pas à consulter notre article dédié aux arnaques aux panneaux solaires pour les éviter. Avant d’entamer des travaux, demandez plusieurs devis auprès de différents installateurs.

    Faut-il choisir des panneaux solaires dernière génération ?


    La décision de choisir des panneaux solaires dernière génération dépend de plusieurs facteurs à prendre en considération. Commencez par évaluer vos besoins en énergie et vos objectifs à long terme. Les panneaux solaires nouvelle génération offrent souvent une efficacité énergétique accrue, qui peut se traduire par des économies plus importantes sur vos factures d’électricité.

    Ils peuvent aussi permettre une intégration harmonieuse au bâtiment (tuiles solaires, par exemple). C’est donc une solution très intéressante si vous devez respecter des contraintes architecturales précises pour votre logement.

    Il est cependant important de prendre en compte le coût initial de ces panneaux solaires. Bien que les prix aient considérablement baissé ces dernières années, ces technologies innovantes peuvent être très coûteuses à l’achat par rapport aux panneaux solaires traditionnels. Il est donc essentiel de comparer les coûts et les avantages sur toute la durée de vie des panneaux solaires pour déterminer leur rentabilité à long terme.

    Enfin, nous vous recommandons de faire appel à un professionnel qualifié pour obtenir des conseils personnalisés sur le choix de vos capteurs. Assurez-vous qu’il porte bien la certification RGE (Reconnu garant de l’environnement) qui atteste de ses compétences en matière de rénovation énergétique. L’annuaire des professionnels RGE, mis à disposition sur le site Internet de France Rénov’, peut vous aider à identifier toutes les entreprises certifiées autour de chez vous.

    Faut-il choisir des panneaux solaires dernière génération ?


    Outre les technologies des panneaux solaires nouvelle génération, d’autres pistes d’innovation sont à explorer dans ce domaine.

    Les autres pistes d’innovation dans le solaire


    L’automatisation des panneaux solaires repose sur l’utilisation de technologies avancées, comme des capteurs et des systèmes de suivi solaire, pour optimiser le fonctionnement de ces installations.

    Les capteurs mesurent différents paramètres environnementaux comme l’intensité lumineuse, la température et la direction du vent. Toutes ces données peuvent ensuite être utilisées par des systèmes de suivi solaire. L’objectif est d’ajuster automatiquement l’inclinaison et l’orientation des modules solaires pour maximiser leur exposition. Cela garantit une production d’électricité optimale tout au long de la journée.

    La question du stockage de l’électricité


    Le stockage de l’électricité est une question majeure pour l’intégration efficace de l’énergie solaire dans les réseaux électriques. Les systèmes de stockage d’énergie doivent permettre de résoudre le défi de l’intermittence de la production solaire. Comme nous l’avons déjà évoqué avec les panneaux thermodynamiques, le principe est de capturer le surplus d’énergie lors des pics de production pour une utilisation ultérieure lorsque le soleil ne brille pas.

    Parmi les technologies de stockage les plus couramment utilisées, on trouve les batteries. C’est une bonne solution pour stocker l’électricité à petite ou à grande échelle. Leur coût reste toutefois très élevé et peut difficilement être rentabilisé pour un particulier. Il faut aussi souligner leur impact écologique. La production d’une batterie et un process très polluant.

    L’exploitation de nouveaux espaces


    Pour atteindre les objectifs de développement de l’énergie solaire, l’exploitation de nouveaux espaces est aussi un enjeu important. Au-delà des toitures traditionnelles et des champs solaires conventionnels, des emplacements innovants sont recherchés pour l’installation de capteurs.

    L’utilisation de l’espace disponible est ainsi maximisée pour accroître la capacité de production d’électricité solaire, et optimiser l’efficacité des installations. On trouve notamment :
    • des panneaux solaires flottants, déployés sur des plans d’eau comme des lacs, des réservoirs ou des océans. Par exemple, la centrale solaire flottante de Lazer, exploitée par EDF dans les Hautes-Alpes, allie photovoltaïque et hydroélectricité ;
    • des routes solaires, intégrant des capteurs photovoltaïques dans la surface des routes. Encore au stade expérimental, des cellules insérées dans la chaussée pourraient générer de l’électricité pour alimenter des différents équipements électriques aux alentours (panneaux lumineux, abribus, etc.), et même votre voiture ;
    • l’exploration de l’énergie solaire dans l’espace. Des panneaux solaires spatiaux pourraient utiliser l’énergie solaire dans l’espace pour créer de l’électricité sur Terre. L’Agence spatiale européenne a notamment pour projet d’en installer d’ici 2040. Le Japon, quant à lui, prend déjà de l’avance sur le sujet. D’ici 2025, des chercheurs de l’Agence d’exploration aérospatiale japonaise (Jaxa) et de l’université de Kyoto devraient tester de transmettre de l’électricité depuis des satellites en orbite vers la terre.


    © www.choisir.com


     
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