En ajustant au mieux les composants, un trio d’ingénieurs** de l’Université de Buffalo (USA) espère augmenter considérablement la quantité de lumière que les cellules solaires sont en mesure de convertir en électricité.

Associés à des scientifiques militaires, les chercheurs de l’UB ont montré que des points quantiques (quantum dots) intégrés dans les cellules photovoltaïques pouvaient améliorer la production électrique en chargeant les cellules d’absorber la lumière infrarouge, et en augmentant la durée de vie des photo-électrons.

L’idée d’intégrer des boîtes quantiques dans des panneaux solaires n’est pas nouvelle : Selon le professeur émérite de SUNY, Vladimir Mitin, des scientifiques avaient déjà évoqué il y a une décennie que cette technique pourrait améliorer l’efficacité des panneaux en leur permettant d’absorber les ondes invisibles, comme la lumière infrarouge, en plus de la lumière visible. Toutefois, des gros efforts entrepris dans cette direction avaient rencontré un succès limité.

Les chercheurs de l’UB ont non seulement utilisé avec succès les points quantiques pour récolter la lumière infrarouge, mais ils ont franchi une étape technologique supplémentaire, en employant un dopage sélectif afin que les points quantiques comprennent une charge significative dans la cellule solaire.

Cette charge intégrée semble bénéfique, car elle repousse les électrons, les forçant à voyager autour du point quantique. Sinon, les points quantiques créent un canal de “recombinaison” des électrons, ce qui en substance « capture » les électrons en mouvement, les empêchant ainsi de contribuer à générer un courant électrique.

“La technologie mise au point posséderait le potentiel d’accroître l’efficacité des cellules solaires jusqu’à 45%“, a déclaré Vladimir Mitin. Le professeur s’est d’ailleurs empressé de déposer des demandes de brevet provisoire, afin de protéger cette technologie prometteuse.

“Cette Technologie ‘propre’ va vraiment profiter à la région, à l’État, et au pays“, a déclaré Vladimir Mitin. “Avec des cellules solaires à haute efficacité, les consommateurs pourront économiser de l’argent et les fournisseurs pourront acquérir de plus petits terrains qui produiront plus d’énergie.”

Le professeur Mitin et ses collègues ont déjà investi beaucoup de temps dans le développement des points quantiques, surnommé “Q-BIC“. Pour améliorer encore plus la technologie et l’amener sur le marché, la startup (OPtoElectronic Nanodevices) OPEN est maintenant à la recherche de financement auprès d’investisseurs privés et de programmes fédéraux.

** Vladimir Mitin, Andrei Sergeev et Nizami Vagidov ont fondé la société, “optoélectronique Nanodevices” (OPEN LLC), afin de transposer cette innovation réalisée en laboratoire sur le marché.

Photowatt, pionnier français dans la production de panneaux solaires qui est actuellement en redressement judiciaire, fait l’objet de nombreuses convoitises pour une éventuelle reprise parmi les industriels dont figurerait le groupe STMicroelectronics.

Ainsi, “plus de 10 marques d’intérêt dont celles émanant de sociétés de taille importante et qui semblent crédibles” se montreraient intéressés par la reprise de Photowatt située à Bourgoin-Jallieu, a indiqué hier à l’AFP le président du tribunal de commerce de Vienne, Pierre Sibut. En réalité, 3 seulement seraient des repreneurs jugés “très sérieux“.

M. Sibut a évoqué une société française de classe mondiale qui se proposerait de reprendre la totalité des 442 salariés.

La piste de la firme STMicroelectronics n’est donc pas à négliger d’autant que celle-ci développe des semi-conducteurs en silicium, un composant clé que l’on retrouve dans le processus de fabrication des cellules photovoltaïques. De plus, tout comme Photowatt, elle est implantée à Crolles en Isère.

Par ailleurs, STMicroelectronics posséderait une taille suffisante pour faire face aux échéances à court terme de Photowatt. En effet, “le problème de Photowatt, c’est qu’elle a un carnet de commandes à zéro et qu’elle perd 3 millions d’euros par mois“, a-t-il noté. C’est pourquoi, les repreneurs auraient aussi demandé à l’Etat, une aide sous la forme d’un carnet de commandes garanti pendant plusieurs années. Des entreprises publiques comme EDF seraient alors mises à contribution pour acheter les produits solaires de Photowatt plutôt que ceux des concurrents européens voire asiatiques !

Depuis fin novembre 2011, une installation d’une puissance de 4 kWc est fonctionnelle sur un plan d’eau en Vendée après avoir reçu les validations techniques et règlementaires nécessaires en partenariat avec l’Institut Catholique des Arts et Métiers (ICAM) de Nantes.

Ce nouveau concept de centrale, composée de panneaux photovoltaïques reposant sur une structure flottante, est l’aboutissement d’une étude menée depuis décembre 2010. En collaboration avec des entreprises françaises et européennes, cette technologie a fait l’objet d’un dépôt de brevet en mai 2011.

Osesol a travaillé en partenariat avec L’ICAM de Nantes pour la modélisation et les calculs de structures. L’ICAM a entamé la phase d’étude finale au mois de septembre 2011 et a validé notamment la conception pour la tenue à la tempête, aux vagues, au givre et à la neige.

D’après OseSOln ce procédé breveté permet de répondre aux exigences réglementaires et environnementales tout en proposant une solution économique. En effet, ces centrales offrent un coût de revient énergétique extrêmement faible puisqu’avec cette technologie, Osesol atteint la parité réseau dès 2011 en proposant un coût de production du kWh photovoltaïque inférieur à 0,15 euros. Cette performance peut être obtenue pour des centrales de petite taille (dès 32 kWc) jusqu’à plusieurs MWc. Par exemple, dans des conditions normales de production (Sud et Ouest de la France), le prix de revient du kWh électrique photovoltaïque est inférieur à 0,12 euros !

Exploiter le potentiel de ces bassins permet de créer une énergie locale proche du consommateur.

La technologie proposée par Osesol s’avère performante puisqu’un bassin d’1,5 hectare équipé d’une centrale peut produire 1.200 MWh/an soit l’équivalent de la consommation électrique annuelle de 400 foyers. Une fois équipés, les bassins présentent de nouveaux avantages à la fois écologiques et économiques.

Sur le plan écologique, l’évaporation de l’eau et la prolifération des algues sont limitées. La performance des panneaux est quant-à elle optimisée par refroidissement naturel de ceux-ci ;

Aussi, en plus du faible coût de revient de l’électricité, on peut imaginer que ces centrales renforceront la faisabilité d’un certain nombre de projets. Pour un agriculteur, s’équiper d’une centrale de ce type lui permettra de rentabiliser la création d’un bassin d’irrigation. Pour un industriel ou une collectivité, la lagune sera optimisée au plan économique.

Par leur conception, les centrales sont non polluantes : les panneaux à base de silicium amorphe sont nettement moins impactants sur l’environnement que les panneaux classiques au silicium cristallin. Toutes les parties métalliques ayant été supprimées, les centrales deviennet facilement recyclables et affichent un temps de retour énergétique inférieur à un an et un temps de retour carbone inférieur à 5 ans.

L’appareil de production des supports flottants sera disponible à partir de février 2012, tandis que les premières installations débuteront en mars sur le territoire national puis à l’international.

Par ailleurs, l’autorisation administrative à été obtenue pour une première installation de 100 kWc sur sur la lagune d’épuration d’un abattoir de canards de La Pommeraie sur Sèvre (85).

La société Eco6tm – membre du réseau Solar Pro Partner pour le marché non-résidentiel – vient d’inaugurer deux chantiers d’exception dans les Hautes-Alpes, l’un dans un site classé Monuments Historiques à Embrun, l’autre dans un site classé Patrimoine Mondial de l’Unesco à Mont-Dauphin.

Ils ont été réalisés à partir de panneaux anti éblouissants SG Solar Eclipse et grâce à un partenariat signé entre Eco6tm et Saint-Gobain Solar.

La rénovation des toitures suivie par Eco6tm témoigne d’une intégration architecturale remarquable des systèmes photovoltaïques choisis, validée par les ABF.*

Brevetés par Saint-Gobain, les panneaux solaires (renommés SG SOLAR SUNCAPT(r)) sont constitués d’une surface en verre dont la structure pyramidale permet de piéger la lumière reçue et d’avoir des propriétés anti éblouissantes adaptées aux zones aéroportuaires et aux sites classés par les ABF.

Selon le fabricant, ils sont même en mesure de fournir “un rendement électrique supérieur de 3 à 7 % par rapport à un panneau classique.“

Une toiture photovoltaïque sur un site classé au Patrimoine Mondial

Les bâtiments de la société Rouane, spécialisée dans la construction de charpentes, se dressent sur la commune de Mont-Dauphin (05) juste en contrebas d’un site Vauban, classé au patrimoine mondial de l’Unesco depuis 2008.

Lorsque la vétusté de la toiture du bâtiment impose sa rénovation, le propriétaire opte pour une solution de performance énergétique. Toutefois, plusieurs facteurs s’additionnement et obligent à un choix minutieux de la solution photovoltaïque la plus adaptée au chantier.

Les contraintes :

• obtenir l’accord des Architectes des Bâtiments de France en optant pour une toiture intégrale et homogène au moyen de panneaux solaires aux teintes sombres,
• régler la problématique d’éblouissement, eu égard à la proximité géographique d’un aérodrome,
• assurer une bonne résistance aux intempéries et une évacuation rapide de la neige sur la toiture afin de garantir une performance optimale des panneaux photovoltaïques.

Semi-intégré au bâti, le système photovoltaïque SG SOLAR ESSENSUN, équipé de panneaux photovoltaïques SG Solar Eclipse, a permis de réaliser la rénovation de la toiture des ateliers Rouane soit une surface de 750 M2 pour une puissance de 80,73 kWc.

La renaissance d’une scierie

Installée à Embrun (05) depuis trois générations, la scierie de la famille Mostachetti est composée de deux bâtiments représentant une surface globale de 2 000 m².

Pour redémarrer et pérenniser son activité, la scierie devait donc engager une rénovation importante mais également s’équiper de nouveaux outils de production sous réserve de plusieurs objectifs :

► obtenir l’aval des ABF pour la réalisation d’une toiture photovoltaïque sur un site classé Monument Historique, due à la présence de la cathédrale d’Embrun située à quelques centaines de mètres de la scierie.

► assurer un rendement énergétique supérieur aux besoins électriques de la scierie, pour bénéficier de moyens financiers issus de la revente de l’électricité à EDF et, ainsi,
acquérir de nouvelles machines outils d’exploitation.

Orientés Est/Ouest, les 1.600 m2 de toitures équipées des panneaux photovoltaïques SG Solar Eclipse produiront un rendement estimé de 250.000 kWh/an.

La consommation électrique annuelle de la scierie étant estimée à 160.000 kWh, le tarif de rachat de 0,60 €/kW proposé par EDF a permis à ses propriétaires de faire l’acquisition de
nouvelles machines outils pour équiper son bâtiment dédié à la production.

*Architectes des Bâtiments de France

(c)Credit photo Eco6tm

“Le public est maintenu dans l’ignorance au sujet de la viabilité de l’énergie solaire photovoltaïque“, selon une étude menée par l’Université du Queen au Canada.

“De nombreux analystes mettent en avant le coût élevé de l’énergie solaire photovoltaïque sans toujours tenir compte des dernières avancées technologiques et des réductions de coûts“, tels sont les propos de Joshua Pearce, Professeur adjoint du département de génie mécanique de l’Université du Queen. “Les modèles plus anciens pour déterminer les coûts de l’énergie photovoltaïque solaire sont trop conservateurs“.

Le Dr J. Pearce pensent que les systèmes solaires photovoltaïques sont proches du “point de basculement” où ils pourront produire de l’énergie pour à peu près le même prix que les autres sources d’énergies traditionnelles.

Les analystes regardent beaucoup de variables pour déterminer le coût des systèmes solaires photovoltaïques à destination des consommateurs, comme les coûts d’installation et d’entretien, les frais financiers, la durée de vie du système, et la quantité d’électricité qu’ils génèrent.

Le Dr J. Pearce affirme que certaines études ne tiennent pas compte de la réduction de 70% des coûts des panneaux solaires depuis 2009. Par ailleurs, il affirme que les recherches actuelles montrent une productivité annuelle de panneaux solaires haut de gamme faisant chuter les prix de seulement 0,1% à 0,2%, largement en deçà du 1% communément admis dans de nombreuses analyses économiques.

Les coûts d’équipement sont déterminés en fonction de l’électricité produite en $ (dollar) par watt. Une étude publiée en 2010 a estimé ce coût à 7,61 dollars, tandis qu’une étude datant de 2003 fixait le seuil à 4,16 dollars. Selon le Dr J. Pearce, le coût réel en 2011 est inférieur à 1 $ par watt pour les panneaux solaires achetés en volume sur le marché mondial, alors que les coûts des systèmes et de l’installation demeurent à des niveaux très variables.

Le chercheur a donc créé pour combler ces lacunes un programme de calcul disponible en téléchargement (NDLR : non communiqué malheureusement) pouvant être utilisé pour déterminer le véritable coût de l’énergie solaire.

A l’occasion du salon Batimat, Saint-Gobain Solar a lancé un panneau photovoltaïque à couche mince qui utilise la technologie CIS (Cuivre – Indium – Sélénium) et offre des rendements surfacique et énergétique jugés excellents, même dans des conditions d’exploitation difficiles.

Destiné aux toitures photovoltaïques de grande surface (100 à 250 kW), le panneau Powermax(r) est également décliné dans une version spécifique pour les centrales au sol, particulièrement adaptée dans le cadre de l’appel d’offres > 250 kW.

Conçu à partir de la technologie CIS (qui présente à ce jour le rendement de conversion le plus élevé de la filière couche mince), ce panneau permet un rendement énergétique supérieur à celui d’un panneau cristallin. Il peut être installé sur tous types de toitures et dans toutes les situations.

Selon Saint-Gobain, il se révèle spécifiquement indiqué sur les larges surfaces et les centrales au sol et particulièrement efficace dans des conditions d’exploitations difficiles (orientation ou inclinaison défavorables, zones ombragées, etc.). En effet, le rendement en conditions de faible luminosité (200 W/m²) n’est inférieur que de 2 % à celui d’une luminosité standard (1 000 W/m²).

Constitué de 2 plaques de protection en verre trempé, le panneau photovoltaïque possède une structure stable et rigide, gage d’une bonne résistance dans le temps. Le verre repose sur une couche polymère élastique qui lui permet de ne pas subir de contraintes d’appui mécanique ponctuelles. Le module est quant à lui laminé avec un film PVB issu du monde de l’automobile. Enfin, le cadre en aluminium noir est extrêmement rigide et résistant à la corrosion.

Spécifiquement adapté aux larges toitures, POWERMAX(r) permet de répondre efficacement aux nouveaux appels d’offre pour les installations photovoltaïques comprises entre 100 et 250 kW (1 000 à 2 500 m² environ) grâce à un rendement surfacique supérieur à 12 %, à des productibles améliorés, à un bilan carbone favorable, à un contenu technologique de pointe qui optimise la conception mécanique et électrique du module afin d’obtenir des coûts de système bas.

L’installation de panneaux solaires en toiture afin d’obtenir de l’électricité “verte” est devenue monnaie courante de nos jours, mais tous les toits ne sont pas appropriés pour ce genre d’opération.

Des scientifiques de l’Université de Göteborg, en Suède, ont développé un outil qui utilise les conditions réelles afin de déterminer l’ampleur possible de l’incidence solaire – sur une ville entière, un quartier, ou un toit en particulier. Les scientifiques ont pris la ville de Göteborg comme projet pilote.

« Les structures des toits d’une ville peuvent être plus ou moins adaptées à l’installation de panneaux solaires, en fonction de facteurs tels que la quantité de surface d’un toit ombragé par des bâtiments environnants (ou par la végétation), mais aussi l’inclinaison du toit, ainsi que l’angle d’incidence de la lumière du soleil. Il est désormais possible et pour la première fois de déterminer combien d’énergie solaire, un toit en particulier recevra durant l’année », a expliqué Fredrik Lindberg du Département des sciences de la Terre à l’Université de Göteborg.

Les scientifiques de l’Université de Göteborg ont travaillé avec des consultants WSP pour développer un système SIG permettant de calculer le potentiel de toits réels de production d’énergie à partir de panneaux solaires. Le système a été nommé “SEES” – Solar Energy from Existing Structures [énergie solaire à partir des structures existantes] – et sera distribué gracieusement pour les entreprises et les municipalités qui en font la demande.

Le nouvel outil est basé sur des systèmes informatiques d’information géographique (SIG) qui recueillent, stockent, analysent et présentent des données géographiques. Cela signifie que l’outil décrit les toits tels qu’ils sont dans un environnement valide. Le soleil dans le modèle illumine l’environnement construit en 3 dimensions et simule la projection des ombres des bâtiments, des terrains et de la végétation.

L’effet des ombres peut être calculé pour chaque mois ou sur une année complète, ce qui signifie que certaines parties d’un toit peuvent se révéler inadaptées pour collecter l’énergie solaire, même si le toit semble à la fois optimale dans la direction et l’inclinaison. En ce sens, il est possible de calculer le rayonnement solaire total sur chaque partie d’une structure de toit dans une zone donnée, calculé en kilowattheure par mètre carré.

Ainsi, “SEES“, est en mesure de fournir une carte des plus pertinentes, en fonction les besoins de l’utilisateur pour de bonnes, moins bonnes ou mauvaises incidences solaires annuelles. Les données climatiques (valeurs mesurées ou calculées) possèdent une résolution temporelle à l’heure près.

« Nous avons utilisé Göteborg comme ville pilote dans le projet, mais la méthode peut être transposée dans toutes les municipalités où les données nécessaires sont disponibles. Les utilisateurs peuvent juger de la pertinence d’un toit pour l’installation de panneaux solaires photovoltaïques ou thermiques à travers une large gamme », a ajouté Fredrik Lindberg.

Le projet d’énergie solaire a été porté par l’Université de Göteborg, en collaboration avec le WSP Analys & Strategi. Il a été financé par le programme SolEl, la Fondation de recherche de Göteborg Energi, l’Administration de la planification de la ville de Göteborg et par le Conseil régional de Västra Götaland.

Coruscant, un producteur d’énergie renouvelable français spécialisé dans la réalisation et l’exploitation de centrales solaires en couverture de parkings, et la Caisse des Dépôts ont annoncé récemment un nouveau partenariat pour la réalisation d’une centrale solaire de 23 000 panneaux photovoltaïques, produisant 5MWc, en couverture du parking de l’usine de Renault Cléon en Seine-Maritime.

Avec une première expérience réussie en Région Provence-Alpes-Côte d’Azur pour une puissance de près de 2 MWc, Coruscant et la Caisse des Dépôts ont décidé de poursuivre leur association en Seine-Maritime, avec une filiale commune Cléon Photovoltaïque SAS détenue à 51 % par Coruscant et à 49 % par la Caisse des Dépôts.

Ce partenariat a pour objectif d’optimiser les zones urbaines en faisant des parkings, lieux dédiés au stationnement, des sites de production d’électricité solaire. Les solutions développées par Coruscant participent d’une démarche « d’éco conception » de l’aménagement urbain, sans nuisance ni consommation de foncier supplémentaire. La centrale est réalisée avec des fournisseurs français, un installateur électrique local et des panneaux photovoltaïques européens.

Oséo et la Société Générale participent au financement de cette centrale, dont le coût s’élève à près de 15 millions d’euros.

Enfin, cette centrale solaire sera, dans le même temps, équipée de bornes de recharge pour véhicule électrique, le site de Renault Cléon étant retenu pour produire le moteur du futur véhicule électrique de Renault.

Le fabricant de systèmes solaires cylindriques en toiture indique dans un communiqué être “forcé de suspendre ses opérations de fabrication“, ce qui sous-entend la mise au chômage de ses 1.100 employés.

La société californienne dit également évaluer toutes les options, y compris la cession de son activité, de ses licences concernant sa technologie de pointe CIGS, ainsi que de son centre d’expertises.

Solyndra explique que malgré une activité en forte croissance au premier semestre 2011, tirée par l’Amérique du Nord avec un nombre important de commandes, la société ne sera pas en mesure d’atteindre pleinement sa capacité opérationnelle rapidement, à cause notamment d’une concurrence accrue à court terme avec les fabricants étrangers. Cette compétition aurait aussi été exacerbée par une offre mondiale excédentaire de panneaux solaires entrainant une forte compression sur les prix.

Alors que Solyndra intensifiait ses capacités de production pour obtenir des coûts de 2$ le watt, le marché mondial des panneaux solaires chutait pour tomber à 1,20 $ le watt.

De plus, se sont ajoutés à cette sombre équation : une baisse d’attractivité des programmes d’incitation d’Etat en Europe (prix d’achats des tarifs électrosolaires) et une frilosité des marchés à vouloir financer des systèmes solaires innovants.

“La levée de capitaux supplémentaires dans cet environnement n’était pas possible” a déclaré le président et PDG de Solyndra, Brian Harrison. “Ce fut un résultat inattendu et des plus malheureux” a t’il déploré.

Solyndra avait réussi à obtenir une garantie financière de 535 millions de dollars de la part du gouvernement américain. La direction a t-elle alors péché par excès de confiance en investissant dans une usine de 700 millions de dollars à Fremont, en Californie ?

Courrier Picard

Environnement Des panneaux solaires en spray inventés au Japon
Courrier Picard
Alors que le Japon se tourne vers les énergies renouvelables dans le sillage de la catastrophe nucléaire déclenchée par le tremblement de terre et le tsunami du 11 mars dernier, une entreprise nippone vient de révolutionner le secteur des panneaux …

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