Les installations PV en façade fournissent une production plus importante d’électricité en hiver que les systèmes conventionnels en toiture. Photo : façade PV d’un immeuble d’habitation à Zurich Höngg. Image : kämpfen für architektur AG, Zurich

3 scénarios de rendement production d’électricité solaire annuelle de 30 TWh: poursuite du développement actuel, production hivernale maximale et développement accompagné d’incitations pour augmenter la production hivernale. Image : Basler & Hofmann

Station de mise en bouteilles de la source minérale de Vals avec une installation PV usuelle (à droite) et une installation PV verticale, optimisée pour l’hiver et montée en rangs (à gauche). Image : Solarspar

Les modules bifaciaux sont orientés est et ouest. Le Föhn n’a guère d’attaque dans la direction nord-sud. Image : Solarspar

En créant des incitations pour installations optimisées pour l’hiver, on pourrait porter à 36 % la part d’électricité hivernale avec la même puissance installée. Image : Basler & Hofmann

Congrès photovoltaïque 2020 : Une production photovoltaïque optimisée pour l’hiver

(CP) Les batteries de stockage destinées à équilibrer les variations journalières de la production photovoltaïque sont largement éprouvées et leur exploitation sera bientôt rentable. Notre grand défi consiste maintenant à compenser le déficit hivernal. Une approche possible : ajout massif de puissance et équilibrage des surplus estivaux. Des modules PV optimisés pour l’hiver et des technologies power-to-gaz pourraient également contribuer à résoudre le problème. Ce sont là les thèmes que discuteront les représentants de l’industrie lors du prochain Congrès photovoltaïque national qui se tiendra à Lausanne du 12 au 13 mars 2020. (Text auf Deutsch >>)

En installant une puissance PV de 60 GW d’ici 2050, la Suisse est capable de remplacer la production électrique de ses centrales nucléaires. Mais le photovoltaïque pourrait également couvrir une grande partie du besoin d’électricité supplémentaire résultant de la décarbonisation des bâtiments et de la mobilité. C’est la thèse postulée par Roger Nordmann, Conseiller national PS et président de Swissolar, dans son nouveau livre. Nous disposons des surfaces de toitures et de façades nécessaires pour installer cette puissance et produire près de 45 TWh d’électricité par an. Récemment, l’Office fédéral de l’énergie a même chiffré à 67 TWh le potentiel solaire du parc de bâtiments suisse. Cependant, il reste à résoudre l’excédent de production en été et la lacune à combler en hiver, lorsque la consommation atteint son pic. « Dans une première étape, le peak-shaving sera probablement une nécessité inévitable avant que les technologies de stockage telles que le power-to-gaz soient au point et deviennent rentables, » déclare Roger Nordmann. En effet, la puissance installée doit s’orienter sur les besoins hivernaux si nous voulons que le solaire contribue une part importante à l’approvisionnement électrique pendant les mois froids.

Des modules verticaux, une option gagnante pour l’hiver
Les installations PV peuvent être conçues de sorte à produire davantage d’électricité en hiver, lorsque les angles d’incidence sont plats. En 2019, la société Solarspar a réalisé une installation solaire suivant ce principe sur le toit de la station de mise en bouteilles de la source minérale de Vals. Les modules bifaciaux sont montés en rangs verticaux orientés ouest-est et récoltent l’énergie du soleil toute la journée, à l’exception d’un petit moment autour de midi. « Les charges du vent ne sont pas énormes : lorsque le Föhn souffle dans la vallée orientée nord-sud, le vent n’a pratiquement aucune surface d’attaque », déclare Markus Chrétien, directeur de Solarspar. De plus, la neige ne s’amasse guère sur les modules verticaux ; la production électrique n’est impactée qu’à partir d’une couche de 40 cm d’épaisseur. Or, les installations conventionnelles ont souvent un problème de neige, explique Chrétien : « La neige a du mal à glisser parce qu’elle est gelée. Le rendement s’approche alors de zéro. » En principe, l’efficacité des cellules PV augmente nettement lorsque la température baisse : 4 % de plus par 10°C en moins. Solarspar s’attend d’ailleurs à un rendement plus élevé en hiver qui sera aussi dû au reflet de la neige. « Nous espérons augmenter la production hivernale de 20 % à 30 % par rapport à une installation usuelle. » Les modules totalisant une puissance de 112 kWc devraient, selon les calculs, produire près de 1300 kWh par kWc. Certes, l’investissement coûte nettement plus cher, notamment en raison du système de support plus complexe. « Nous pensons cependant que les frais seront couverts », estime Chrétien.

Un potentiel d’électricité hivernale de 36 %
Les façades photovoltaïques présentent elles aussi un meilleur bilan de production hivernale/estivale que les installations en toiture. Pourtant, sur une année entière, elles produisent moins d’énergie qu’une surface équivalente sur le toit. De surcroît, elles sont plus onéreuses et l’ombrage présent dans les zones fortement urbanisées restreint leur utilité. Tandis qu’une installation PV typique en toiture à Berne ne livre que 30 % de sa récolte entre octobre et mars, ce pourcentage atteint 45 % pour une façade sud. « Au Jungfraujoch, plus de 50 % des kilowattheures produits par une installation en façade sont générés en hiver », déclare Christof Bucher de la société Basler & Hofmann. Sur mandat de SuisseEnergie, ce cabinet d’ingénierie a analysé la répartition future de la production, supposant qu’on installait une plus grande puissance fournie par des systèmes optimisés pour l’hiver. Il a calculé des scénarios basés sur une production photovoltaïque annuelle de 30 TWh. Si le développement s’effectuait en utilisant la gamme actuelle des installations à rétribution unique, seulement 26 % de l’électricité seraient produits au semestre d’hiver. « En créant des incitations pour installations optimisées pour l’hiver, on pourrait porter à 36 % la part d’électricité hivernale avec la même puissance installée », explique Christof Bucher qui présentera l’étude lors du Congrès photovoltaïque. Pendant les mois critiques – décembre, janvier et février –, la production électrique augmenterait de 65 % par rapport au scénario « poursuite du développement actuel ». Or, il faudrait investir davantage pour atteindre cet objectif. Mais Bucher relativise : « Le coût de revient de l’électricité augmenterait de 0,5 centimes par kilowattheure seulement. »

Power-to-gaz : passer de la vision à la pratique
Le problème des excédents solaires en été reste pourtant irrésolu, même si on encourage les installations optimisées pour l’hiver. Les possibilités de stockage saisonnier constituent un aspect clé d’un approvisionnement en énergie basé sur le photovoltaïque. Les systèmes power-to-gaz jouent un rôle crucial à cet égard : ils transforment l’énergie renouvelable en hydrogène. Celui-ci peut soit être transformé en méthane ou en carburants liquides, soit être directement stocké pour diverses possibilités d’application… dans un bâtiment autonome ou dans des silos de stockage enterrés. Stefan Oberholzer, de l’Office fédéral de l’énergie, présentera à Lausanne diverses idées de concepteurs suisses ou étrangers. Néanmoins, la transformation d’énergie solaire en agents énergétiques gazeux n’est pas encore rentable. C’est notamment attribuable au prix de l’électricité qui inclut les charges totales de la taxe d’utilisation du réseau. Dans sa nouvelle feuille de route, le forum Stockage d’énergie, un think tank d’AEE Suisse, revendique donc pour les systèmes de stockage électriques le même traitement que pour les centrales de pompage, qui sont dès aujourd’hui exonérées de tous frais de réseau. Dans une deuxième étape, il conviendra d’inclure les stations power-to-gaz, car les nouvelles technologies ne pourront permettre d’atteindre un approvisionnement énergétique renouvelable en hiver que si elles bénéficient de conditions cadres équitables.
18e Congrès photovoltaïque national
L’industrie photovoltaïque se réunira le 12 et le 13 mars 2020 au SwissTech Convention Center de l’EPFL à Lausanne à l’occasion du 18e Congrès photovoltaïque national, organisé par Swissolar en collaboration avec l’Association des entreprises électriques suisses (AES) et SuisseEnergie. Au programme : les développements récents dans les domaines de la politique et du marché, des études de cas et des technologies destinées à la consommation propre, au stockage et à l’intégration au réseau, ainsi que les actualités de la recherche et du BIPV. Le Congrès portera également sur les conséquences d’une installation de 50 GW de puissance PV en Suisse. La première journée du congrès se clôturera pour la première fois par un buffet dînatoire pour tous les participants.
  • Date :12 et 13 mars 2020
  • Localité :SwissTech Convention Center, EPFL, Lausanne
  • Information et inscription : www.swissolar.ch/pv2020

Texte : Irene Bättig, Sprachwerk, mandatée par Swissolar

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