La nécessité de passer à des sources d'énergie renouvelables telles que l'éolien et le solaire n'a jamais été aussi urgente. Alors que le robinet de gaz se ferme lentement, que l'électricité devient de plus en plus chère et que les effets du réchauffement climatique deviennent douloureusement visibles, de plus en plus de personnes acquièrent des panneaux solaires.

Les performances des panneaux solaires ont été largement testées en laboratoire. Mais ces systèmes photovoltaïques tiennent-ils vraiment leurs promesses ? Le chercheur Bin Meng a décidé de tester les panneaux solaires dans la vraie vie. Il a constaté qu'en moyenne, les performances des systèmes photovoltaïques testés sont inférieures de 6 % aux prévisions. Nous avons parlé à Meng pour savoir ce qui se passait.

Aux Pays-Bas, un foyer sur cinq possède déjà des panneaux photovoltaïques (PV) installés sur son toit, ce qui fait de ce pays un leader européen de la capacité solaire installée par habitant.

Avant que les gens décident d'installer des panneaux solaires sur leurs toits, dépensant souvent des milliers d'euros, ils veulent savoir combien d'énergie ils produiront. Une estimation précise du rendement leur dira combien d'années il leur faudra pour récupérer leurs précieux investissements. Des prédictions correctes sont également importantes pour les fabricants de systèmes photovoltaïques. Ils offrent généralement des garanties sur leur produit et ne veulent pas être confrontés à une multitude de réclamations de la part de leurs clients.

Dans la pratique, cependant, les estimations de rendement sont souvent basées sur des conditions d'essai standard qui ne tiennent pas compte de la situation précise sur le terrain. Les performances réelles sont souvent inférieures à ce que les gens attendent, en raison des variations du rayonnement solaire, des effets de la chaleur, de la saleté, de l'ombrage et de la dégradation des modules.

Tester l'efficacité sur le terrain

Pour avoir une idée plus précise de l'efficacité réelle du PV, Ph.D. le candidat Bin Meng du groupe de recherche sur la performance des bâtiments du département de l'environnement bâti a contacté MorgenWonen, une fille de l'entreprise de construction néerlandaise VolkerWessels.

Au cours des dernières années, Morgen Wonen a construit des centaines de logements préfabriqués dans tous les Pays-Bas, dont une partie est équipée de panneaux solaires. Étant donné que les maisons et les panneaux sont standardisés, le chercheur s'est vu offrir une occasion unique de comparer l'efficacité de 256 systèmes photovoltaïques résidentiels identiques sur 19 sites, à la fois dans les mêmes conditions et entre différentes conditions.

"Cela m'a permis non seulement d'évaluer la différence entre l'efficacité promise et l'efficacité réelle, mais aussi de déterminer exactement ce qui a causé cette différence", explique Meng. Au total, le chercheur a examiné cinq facteurs :l'emplacement, l'orientation par rapport au soleil, les variations saisonnières, la clarté du ciel et le vieillissement.

L'impact du masquage

"La première chose que j'ai pu voir dans mon analyse, c'est que les performances réelles sont inférieures à ce qui est généralement prédit par les modèles de simulation. En fait, nous avons trouvé une différence de 6 % avec les performances attendues ! Cela implique que les vendeurs de systèmes PV ont tendance à surestimer l'efficacité des systèmes photovoltaïques sur les toits dans les communautés résidentielles hollandaises typiques."

"Ce n'est pas seulement une mauvaise nouvelle pour les clients, cela pourrait également poser des problèmes aux fabricants et aux installateurs, si le non-respect des performances attendues entraîne une rupture de contrat", déclare Meng.

Pour savoir ce qui se passait, le chercheur a ensuite examiné les facteurs individuels. "Nous avons rapidement constaté que les estimations standard tendaient à négliger l'impact du masquage sur les performances. Cela fait référence à la quantité de lumière indirecte qui tombe sur le système PV et dépend de la fraction de ciel visible pour les panneaux. Même dans les zones suburbaines, là où les immeubles de grande hauteur sont rares, le blocage du rayonnement diffus du ciel tend à réduire considérablement l'efficacité du PV."

Amélioration des modèles de simulation

Alors, que signifient ces résultats pour les acheteurs et vendeurs potentiels de systèmes photovoltaïques ? Une solution évidente consiste à tester d'abord les panels dans la vie réelle, au lieu de se fier uniquement aux estimations des simulations dans des circonstances idéales.

« J'ai examiné l'impact du test des panneaux pendant un mois en plein été. Déjà, nous avons pu réduire de près de moitié l'erreur relative des modèles de simulation PV conventionnels, de près de cinq points de pourcentage », explique Meng.

Le chercheur reconnaît que ce n'est peut-être pas une solution pratique pour de nombreux nouveaux acheteurs. Cependant, il espère que les tests en situation réelle pourront aider à améliorer les modèles de simulation actuels, afin que les futurs acheteurs puissent obtenir des estimations plus précises de l'effet de masquage, sans avoir à les installer au préalable.

Cela aidera également les fabricants, qui veulent être sûrs de leurs revendications. Cela fera partie des recherches futures.

Anciens systèmes

Un autre groupe qui pourrait en bénéficier est celui des propriétaires actuels de systèmes photovoltaïques, déclare Roel Loonen, superviseur de Meng, en collaboration avec Jan Hensen.

"Beaucoup de gens ont tendance à oublier leurs panneaux une fois qu'ils les ont installés. Ils ne vérifient pas régulièrement leur application au téléphone et ne savent pas si et quand les panneaux cessent de fonctionner. Faire des vérifications régulières sur ces systèmes hérités, en utilisant des références approuvées, pourrait aider ces utilisateurs."

"Ils peuvent également utiliser les données pour décider quand remplacer leurs panneaux. La durée de vie standard des systèmes photovoltaïques est estimée à environ 25 ans, mais nous n'en sommes pas sûrs. Disposer de données en temps réel sur les performances peut aider à informer les utilisateurs sur le moment optimal de remplacement. Pas trop tard, mais pas trop tôt non plus, compte tenu de l'impact environnemental des panneaux solaires usagés. Nous voulons les utiliser tant qu'ils fonctionnent bien », déclare Loonen.

La recherche a été publiée dans Applied Energy . + Explorer plus loin

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