L’énergie produite par le soleil peut être exploitée grâce à l’utilisation de panneaux solaires. Sources d’énergie renouvelable majeures, ceux-ci ont cependant un très grand défaut : ils ne produisent de l’électricité que le jour. Ainsi, le plus souvent, ils sont associés à d’autres sources d’énergie pour compenser cette faiblesse. Et dans les lieux isolés où les installations ne sont pas connectées au réseau électrique, l’usage de batteries est impératif. Mais avec des panneaux solaires à production nocturne, ces contraintes n’ont plus lieu d’être. Nous avons mené l’enquête !
Panneaux solaires qui produisent de l’énergie sans soleil : le concept.
L’idée peut sembler farfelue, mais il est désormais possible pour un panneau solaire de produire de l’électricité sans soleil. Pour mieux comprendre le dispositif, il convient de rappeler le mode de fonctionnement des panneaux solaires dits « classiques ».
En fait, les panneaux solaires qui équipent la plupart des toits des maisons sont dotés de cellules solaires qui leur permettent de convertir l’énergie solaire en électricité. Ce mécanisme est appelé effet photovoltaïque, et dès que le soleil se couche, l’installation ne produit plus d’électricité. Il faut alors stocker l’électricité produite en journée dans une batterie.
Avec les panneaux solaires nocturnes, le fonctionnement est différent. L’idée des chercheurs, en les concevant, était d’assurer la continuité de la production d’énergie, même la nuit. Cette solution permettrait ainsi de produire de l’électricité via des panneaux solaires à des heures nocturnes, sans passer par le stockage de l’énergie.
Une telle prouesse n’est possible que grâce une toute nouvelle cellule solaire connue sous le nom de « cellule antisolaire » ou cellule thermoradiative. Toutefois, la mise en place d’un tel dispositif connait certaines restrictions . Du moins, jusqu’à présent.
Comment un tel mécanisme fonctionne-t-il ?
Pour comprendre le mécanisme des panneaux solaires à production nocturne, il faut s’intéresser au fonctionnement des cellules solaires photovoltaïques. En fait, chacune d’elles dispose d’un côté chaud et un côté froid. C’est ce dernier qui génère un courant en se servant du flux de chaleur de la cellule et de l’air ambiant. Il génère alors un flux actif aussi bien le jour que la nuit.
Mais durant la nuit, le panneau solaire évacue la chaleur qu’il a accumulée durant la journée et se « refroidit ». C’est ce transfert de chaleur que les scientifiques souhaitent capturer et convertir pour pouvoir produire de l’électricité durant la nuit. Concrètement, la différence de température entre le panneau et l’air ambiant durant la nuit est utilisée par un générateur thermoélectrique.
Expliquer de la sorte le fonctionnement de ce panneau solaire innovant semble très simple. Or, il s’agit d’un véritable défi pour les ingénieurs et les chercheurs. D’autant plus que le projet est actuellement en cours de développement.
Quoi qu’il en soit, le test réalisé au sein de l’université de Stanford dernièrement atteste du potentiel de cette installation. Les chercheurs ont placé sur le toit du bâtiment de l’université la cellule photovoltaïque et le générateur thermoélectrique. Ils ont pu observer que la cellule générait de l’énergie durant le jour. Mais à la tombée de la nuit, le générateur prend le relais et produit de l’énergie via le refroidissement de la cellule, que l’on appelle également « refroidissement radiatif ».
Quel rendement avec des panneaux solaires à production nocturne ?
Le courant produit par les panneaux solaires à production nocturne provient donc du transfert de chaleur et de la différence de température entre le panneau solaire et l’air ambiant. Cette technique, qui nécessite encore des recherches, ne permet de produire que 50 milliwatts par mètre carré. Ce qui est, avouons-le, trop peu pour l’instant.
Néanmoins, pour une maison dotée d’une installation classique de 20 m2 de panneaux photovoltaïques, le mécanisme permet d’obtenir un watt de courant pendant la nuit. De plus, il semblerait que le générateur optimise la production d’électricité diurne, ce qui rend le système encore plus intéressant.
Il convient de préciser que pour profiter pleinement de cette innovation technologique, l’ajout d’un générateur sur une installation existante est suffisant. Ce type de panneaux solaires constitue donc une solution peu coûteuse.
Quel avenir pour cette innovation ?
Véritable innovation dans le domaine de l’exploitation des énergies renouvelables, les panneaux solaires nocturnes sont encore en phase de développement. Cependant, comme la transition énergétique constitue un des plus grands challenges que l’humanité ait à affronter, le projet devrait vite évoluer.
D’ailleurs, les chercheurs estiment qu’avec quelques améliorations, il leur sera possible de doubler le rendement de ce dispositif. D’après leurs estimations, le rendement théorique maximal des panneaux solaires nocturnes devrait se situer en 1 et 2 watts par mètre carré.
A ce stade, cette prouesse technologique permettrait aux installations isolées de se passer des batteries de stockage. La quantité d’électricité produite durant la nuit par un tel système permettrait également de charger un smartphone ou d’alimenter une ampoule LED basse consommation.
Quels freins à l’utilisation des panneaux solaires nocturnes ?
Cette nouvelle technologie, outre les recherches qu’elle nécessite pour augmenter son rendement, doit faire face à d’autres difficultés. La plus importante d’entre elles concerne le choix du matériau.
En effet, pour plus de performances, il faut choisir minutieusement les composants du panneau. Or, ceux qui sont actuellement utilisés ont pour effet de réduire le rendement du capteur anti-solaire. A l’heure actuelle, seul le mercure-cadmium-tellure permet d’avoir des rendements relativement importants.
Quid d’une installation hybride ?
Pour optimiser la production d’électricité de jour comme de nuit, une installation hybride reste la solution la plus adaptée. Elle consiste à associer les cellules anti-solaires et les cellules photovoltaïques.
En effet, durant la journée, les panneaux solaires classiques vont produire de l’électricité en exploitant l’énergie solaire. Et durant la nuit, les cellules antisolaires prennent le relais en convertissant la chaleur qui s’échappe des panneaux en courant électrique.
Grâce à un tel dispositif, il serait possible de produire de l’énergie électrique 24h sur 24. D’ailleurs, le surplus d’électricité produite pourrait toujours être stocké dans des batteries.
