Exploitation de l’énergie solaire : une nouvelle méthode pour mesurer avec précision la puissance des panneaux à double face

Un laboratoire de pointe en photonique et en énergie renouvelable à l’Université d’Ottawa a conçu une nouvelle méthode pour mesurer la puissance produite par des panneaux solaires à double face, une technologie solaire à deux côtés qui devrait répondre à l’accroissement prévu de la demande mondiale en électricité.

Publiée dans la revue Joule, cette étude de l’équipe du SUNLAB des facultés de Génie et des Sciences propose un procédé de caractérisation qui améliorera la mesure de la puissance des panneaux à double face à l’intérieur en tenant compte des effets externes de la couverture du sol (neige, gazon, terre). Cette méthode uniforme de mesure du rendement des panneaux solaires à double face à l’intérieur nous permettra d’obtenir un portrait précis de leur rendement à l’extérieur.

Les panneaux photovoltaïques double face devraient combler plus de 16 % de la demande mondiale en énergie d’ici 2050; la méthodologie du SUNLAB améliorera les étalons de mesure de ces dispositifs à l’international, qui, à l’heure actuelle, ne tiennent pas compte de la couverture du sol.

« Le procédé de caractérisation que nous proposons, la méthode d’éclairement énergétique arrière à l’échelle, est une méthode de mesure et de modélisation optimisée des dispositifs à double face représentative des conditions ambiantes extérieures », explique Erin Tonita, auteure principale et étudiante au doctorat en physique dirigée par la professeure Karin Hinzer, qui pilote un groupe de recherche sur de nouvelles façons d’exploiter l’énergie solaire.

« L’intégration de ce nouveau procédé aux normes sur les panneaux double face nous donnerait une méthode uniforme pour tester le rendement de ces panneaux dans toutes sortes de conditions (neige, gazon et terre) qui génèrent globalement un éclairement varié. »

La photovoltaïque est l’étude de la conversion de l’énergie solaire en électricité par des matériaux semiconducteurs, comme le silicone. Dans les panneaux double face, les matériaux semiconducteurs sont disposés entre deux panneaux de verre pour permettre le captage d’énergie solaire des deux côtés, l’un généralement orienté vers le soleil et l’autre vers le sol. La lumière supplémentaire captée par l’arrière des panneaux double face leur donne un avantage par rapport aux panneaux traditionnels : les fabricants affirment que l’augmentation de production peut atteindre 30 %. Les panneaux solaires double face, également plus durables que les panneaux traditionnels, peuvent produire de l’électricité pendant plus de 30 ans.

« L’intégration de ce procédé dans les normes internationales encadrant ces panneaux pourrait permettre de prévoir le rendement des panneaux double face extérieurs avec une précision de 2 % », précise Erin Tonita, qui voit dans cette méthode les avantages suivants :

• Permettre des comparaisons entre les technologies de panneaux à double face actuelles et nouvelles.
• Améliorer le rendement en concevant des panneaux optimisés pour diverses couvertures de sol.
• Augmenter le déploiement des panneaux solaires dans les marchés non traditionnels.
• Réduire les risques associés aux investissements dans le déploiement de panneaux double face.
• Améliorer les fiches techniques sur les panneaux à double face.
   

« Ce procédé est particulièrement important dans un contexte d’augmentation de la pénétration de l’énergie renouvelable pour un monde carboneutre. En effet, on estime que les panneaux photovoltaïques à double face fourniront plus de 16 % de l’approvisionnement en énergie d’ici 2050, soit près de 30 000 TWh annuellement », renchérit Karin Hinzer, fondatrice du SUNLAB, titulaire de la Chaire de recherche de l’Université sur les dispositifs photoniques pour la production d’énergie et professeure à l’École de science informatique et de génie électrique.

« Ce procédé viendra bonifier les normes actuelles de la Commission électrotechnique internationale encadrant la mesure de la puissance des panneaux solaires à double face, nous permettant de faire des comparaisons exactes des technologies de panneaux double face, d’optimiser les différentes applications et de standardiser la puissance nominale des panneaux double face », ajoute la professeure Hinzer, dont l’équipe de recherche du SUNLAB a collaboré avec l’Université d’État de l’Arizona pour cette étude.

Situé au cœur du Centre de recherche en photonique de l’Université d’Ottawa de l’Université d’Ottawa, le SUNLAB est le premier laboratoire de modélisation et de caractérisation pour les dispositifs solaires à double face, à multijonctions et à concentration de prochaine génération.

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