Pleine puissance et dos dégagé – alimentation électrique des deux côtés
Les modules solaires bifaciaux utilisent la lumière des deux côtés et augmentent ainsi considérablement le rendement énergétique. Découvrez dans cet article où cette technologie est particulièrement efficace et comment Megasol coordonne de manière optimale ces modules et leur structure porteuse.
Quiconque s'y connaît en cellules solaires sait qu'elles sont composées de deux couches de silicium. Lorsque la lumière du soleil les frappe, le rayonnement met les électrons en mouvement : il se produit alors de l'électricité. Le côté du silicium qui reçoit la lumière n'a aucune importance.
Dans la vie quotidienne, nous voyons généralement les modules solaires sur les toits ou les façades, fixés à demeure et orientés vers le soleil. Il n'est donc pas étonnant que beaucoup pensent que les modules ne captent la lumière que d'un seul côté. Mais il existe aussi des modules bifaciaux, installés à distance du sol, qui captent la lumière provenant des deux côtés. Ils transforment non seulement la lumière directe du soleil en énergie, mais aussi le rayonnement réfléchi, par exemple par les sols clairs, les surfaces enneigées ou les bâtiments voisins.
Le facteur décisif pour le gain supplémentaire des modules bifaciaux est la réflectivité du sol, appelée valeur albédo. Elle décrit la quantité de lumière qu'une surface réfléchit de manière diffuse. Les matériaux clairs tels que la neige fraîche (albédo 0,80-0,90), le béton propre (environ 0,30) ou le sol sableux réfléchissent particulièrement bien, tandis que les surfaces sombres comme l'asphalte (0,15) ne contribuent guère à l'éclairage arrière. Pour le Plateau suisse, on suppose une valeur d'albédo moyenne de 0,20, contre 0,80 dans les régions alpines en hiver. Ces valeurs de réflexion élevées dans les montagnes expliquent pourquoi les modules bifaciaux y sont particulièrement efficaces, surtout pendant les mois d'hiver, lorsque le soleil est bas et que les surfaces enneigées sont importantes.
Selon l'emplacement et le sol, il est ainsi possible d'obtenir un rendement supplémentaire de 5 à 35 % pour une surface donnée. Les installations situées en plein air, dans les régions alpines ou dans le cadre d'une utilisation photovoltaïque dans l'agriculture (agri-PV) en bénéficient particulièrement. Avec la demande croissante en électricité en hiver et l'exploitation ciblée de ces surfaces, les solutions bifaciaux sont de plus en plus prisées.
Megasol fait partie des pionniers de cette évolution. L'entreprise suisse a rapidement commercialisé des modules bifaciaux et envisage cette technologie dans sa globalité. De la cellule au module, en passant par la structure porteuse adaptée, tout est dimensionné pour un rendement lumineux maximal.
« Megasol fait partie des rares fabricants qui développent non seulement des modules solaires, mais aussi des systèmes de montage adaptés. Nous garantissons ainsi qu'aucun watt n'est perdu à cause d'un ombrage inutile. »
Daniel Sägesser, CCO
Comment les modules solaires bifaciaux tirent davantage parti de la lumière
Les modules bifaciaux sont composés des mêmes cellules solaires que les modules conventionnels. La différence réside dans la conception du profilé et de la couche protectrice. Les deux côtés étant translucides, les photons peuvent pénétrer dans la cellule par le haut et par le bas. Résultat : une production d'électricité plus importante pour une surface identique.
Le facteur de bifacialité montre à quel point cela fonctionne bien. Il indique la puissance fournie par la face arrière par rapport à celle fournie par la face avant. « Nos modules atteignent constamment plus de 90 % », déclare Daniel Sägesser, membre de la direction de Megasol. « C'est une valeur exceptionnelle. Aujourd'hui, la norme se situe plutôt entre 60 et 90 %. » Concrètement, cela signifie que lors d'un test dans les mêmes conditions, la face arrière fournit presque autant d'électricité que la face avant.
La clé réside dans la structure bi-verre que Megasol utilise depuis longtemps comme standard. « Nous renonçons délibérément aux films opaques au dos », explique M. Sägesser. « Le verre double face laisse passer davantage de lumière vers la cellule solaire tout en la protégeant durablement. »
Selon l'application, le verre arrière peut également être teinté, pour une meilleure diffusion interne de la lumière ou à des fins esthétiques. M. Sägesser souligne la particularité de l'impression partielle : « Nous n'imprimons que la trame entre les cellules solaires. La surface arrière derrière les cellules solaires reste translucide et le module présente néanmoins une luminosité homogène. » Cette conception offre une grande flexibilité : « Avec un seul type de module, les installateurs ont plusieurs options, qu'il s'agisse d'un montage classique ou biface. »
Modules et sous-construction parfaitement adaptés
Dans les installations solaires bifaciales, le module n'est pas le seul facteur déterminant pour le rendement : la sous-construction joue également un rôle central. En effet, les éléments qui font de l'ombre à la face arrière réduisent le rendement supplémentaire. « Megasol fait partie des rares fabricants qui développent non seulement des modules solaires, mais aussi des systèmes de montage adaptés », explique Daniel Sägesser. « Dans le cas des installations bifaciales, il est particulièrement important que tout soit coordonné, du système de fixation au cheminement des câbles. »
Le système Wingport en est un exemple : une construction robuste en acier pour Carports. Associé aux modules NICER, il forme une toiture étanche et résistante aux intempéries, tout en laissant passer librement la lumière réfléchie par le sol vers l'arrière des modules.
Megasol propose également des solutions optimisées pour les installations en plein air : des systèmes de suivi qui s'orientent en fonction de la course du soleil tout au long de la journée. Leur conception évite de manière ciblée l'ombrage de la face arrière et garantit ainsi un rendement élevé et constant.
Où les modules PV bifaciaux sont particulièrement efficaces
Les modules bifaciaux sont particulièrement intéressants lorsque la face arrière reçoit suffisamment de lumière grâce à la réflexion du sol ou au rayonnement diffus. Il est essentiel que les surfaces soient claires, suffisamment éloignées du sol et peu ombragées.
Installation agri-PV avec modules bifaciaux : utilisation simultanée de la surface pour l'agriculture et la production d'électricité.
Installations en plein air et Agri-PV
Dans l'agro-photovoltaïque, les modules solaires permettent d'utiliser simultanément la surface pour la production d'énergie et l'agriculture, par exemple pour les cultures ou le pâturage. Les modules bifaciaux permettent d'obtenir des rendements supplémentaires de 10 à plus de 25 %, voire jusqu'à 35 % en cas de neige.
Une source d'électricité élégante : le Wingport protège les véhicules tout en produisant une énergie propre.
Carports et abris
Ils sont également utiles pour les carports, les emplacements pour vélos ou les auvents couvrant des chemins entiers. Les dalles ou revêtements en béton clairs réfléchissent une grande partie de la lumière solaire. En combinaison avec des systèmes de montage adaptés, ils permettent d'obtenir des rendements supplémentaires pouvant atteindre 25 %.
Le système de corde solaire compact (KSS) : est une solution innovante spécialement conçue pour une utilisation dans les régions alpines.
Sites alpins
En montagne, les surfaces enneigées atteignent des coefficients de réflexion (albédo) supérieurs à 80 %. L'électricité supplémentaire produite en hiver peut ainsi contribuer à combler les lacunes d'approvisionnement. Megasol participe à plusieurs installations alpines où elle teste de nouveaux systèmes de montage vertical, par exemple des structures à câbles tendus.
Les modules translucides disposés horizontalement produisent une énergie durable.
Intégration dans les bâtiments
Les façades, les garde-corps ou les panneaux solaires bénéficient également de la technologie bifaciale, non seulement sur le plan technique, mais aussi sur le plan esthétique. Les modules avec impression partielle s'intègrent harmonieusement dans le bâtiment tout en exploitant le rayonnement arrière.
Quand cela n'en vaut pas la peine
Son utilisation n'est pas très judicieuse lorsque la face arrière est constamment à l'ombre, par exemple dans le cas de modules montés directement sur des tuiles ou dans des constructions serrées sans lumière venant du bas.
Ce dont les concepteurs et les installateurs doivent tenir compte
Dans de nombreux cas, l'utilisation de modules bifaciaux est évidente, comme dans les applications mentionnées ci-dessus. Pour d'autres projets, par exemple sur des toits plats, il convient de peser soigneusement l'utilisation de la surface et le rendement supplémentaire potentiel.
Pour exposer efficacement la face arrière, les modules doivent être montés à une plus grande distance les uns des autres. Cela réduit certes la densité de puissance sur la face avant, mais ce désavantage est largement compensé par le rendement supplémentaire. La plupart des outils de planification tiennent compte de cet effet.
« Pour les installations plus complexes, nous proposons des analyses de rendement spécifiques au projet », explique Daniel Sägesser. « Les concepteurs et les installateurs peuvent ainsi évaluer très tôt si le gain supplémentaire apporté par les modules bifaciaux est également rentable sur le plan économique. »
Plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour l'optimisation bifaciale :
- Angle d'inclinaison et hauteur de montage : les modules bifaciaux sont généralement installés à un angle plus prononcé que les modules monofaciaux.
- Espacement des rangées : un espacement plus important favorise l'incidence de la lumière sur la face arrière.
- Albédo : le degré de réflexion du sol influence directement le rendement supplémentaire.
- Composants du système : les courants plus élevés ont un impact sur les câbles, les onduleurs et les dispositifs de protection. Tous les composants à courant continu doivent être dimensionnés en conséquence.
Les modules bifaciaux ouvrent de nouvelles possibilités en matière de conception d'installations, tant sur le plan technique qu'économique. En connaissant les conditions et en installant correctement le système, il est possible de tirer nettement davantage parti du rayonnement solaire.
