Armin Buchroithner (à droite) et Thomas Neubauer, de l’Institut de mesure électrique et de systèmes de capteurs de l’Université de technologie de Graz, à côté du système de démonstration FLAPTrack. Crédit : Lunghammer – TU Graz
Des chercheurs dirigés par Armin Buchroithner de l’Institut de mesures électriques et de systèmes de capteurs de l’Université technique de Graz ont mis au point un système photovoltaïque innovant qui allie un rendement nettement supérieur à une protection contre les intempéries (tempêtes, grêle et neige). Ce système, baptisé FLAPTrack (Face-to-Face Lay-Down Anti-Degradation Protection), aligne en continu les modules photovoltaïques avec la course du soleil, tant horizontalement que verticalement.
La nuit et à l’approche d’une tempête, les modules se replient automatiquement, les protégeant ainsi des dommages et de l’ombrage éventuel causé par la neige et la poussière. Un système de démonstration d’une capacité de 1,8 kWc est actuellement en service sur le toit d’un immeuble de bureaux du campus Inffeldgasse de l’Université technique de Graz (TU Graz).
Ces travaux sont publiés dans la revue Renewable and Sustainable Energy Reviews .
Mécanisme de pliage breveté
« L’innovation majeure du système réside dans un actionneur linéaire breveté qui remplit deux fonctions : il suit la course du soleil et replie les panneaux en position de protection », explique Buchroithner. « Cette double fonction nous permet de réduire les coûts d’installation et d’exploitation, et donc d’améliorer la rentabilité. »
Réduction de la charge du réseau et rendement supplémentaire jusqu’à 56 %
Grâce à son orientation optimale par rapport au soleil (la rotation horizontale est assurée par une courroie guidée dans un rail circulaire près du sol), FLAPTrak offre un gain de rendement énergétique moyen de près de 40 % par rapport aux modules photovoltaïques fixes. Certains jours, ce gain a même atteint 56 %.
« Toutefois, la clé de la rentabilité du système réside dans la production d’électricité supplémentaire pendant les heures creuses. Le matin et le soir, lorsque la consommation d’électricité est particulièrement élevée, FLAPTrack produit plus du double d’électricité que les systèmes photovoltaïques traditionnels grâce à son suivi optimal de la course du soleil, ce qui contribue également à réduire la charge sur le réseau et à éviter les instabilités », explique Buchroithner.
Cet effet est particulièrement marqué durant les mois d’hiver et aux latitudes élevées, en raison de la position basse du soleil dans le ciel. De plus, le mécanisme de pliage empêche la neige d’envahir les modules photovoltaïques, ce qui réduit considérablement le rendement des systèmes photovoltaïques classiques en hiver.
Protection contre les rafales de vent et les dommages causés par la grêle
Le mécanisme de pliage réduit la surface exposée aux rafales de vent et offre une protection contre la grêle, deux menaces sérieuses pour les systèmes d’énergie solaire qui risquent de devenir plus fréquentes en raison du changement climatique.
« Les dommages causés aux plaquettes de silicium par la grêle peuvent entraîner la formation de points chauds, ce qui réduit l’efficacité de l’ensemble du module en raison de leur résistance interne accrue », explique Buchroithner. Ce risque est inexistant avec FLAPTrack.
Ce système, relié à une station météorologique locale et à des modèles de prévision régionaux, replie les modules photovoltaïques face contre face et les pose à plat au sol en cas d’orage ou de grêle. Un filet anti-grêle bon marché permet de protéger l’arrière des modules des impacts.
Pour un test à long terme, les chercheurs ont équipé le système photovoltaïque de nombreux capteurs qui recueillent des données sur les conditions météorologiques, la production d’énergie, l’usure et la force du vent. Ces données permettront d’optimiser davantage le fonctionnement autonome et de réduire le poids grâce à une conception allégée.
