Système photovoltaïque vertical est-ouest à effet stabilisateur
Des chercheurs allemands ont étudié comment les systèmes photovoltaïques verticaux peuvent fournir plus d’énergie pendant les périodes de forte demande tout en atteignant des niveaux d’intégration plus élevés avec les activités agricoles.
Des scientifiques de l'Université des sciences appliquées de Leipzig ont étudié l'impact potentiel du déploiement à grande échelle de systèmes photovoltaïques verticaux orientés ouest-est sur le marché allemand de l'énergie. Ils ont constaté que de telles installations pourraient avoir un impact bénéfique sur la stabilisation du réseau électrique national tout en permettant une meilleure intégration aux activités agricoles que les centrales photovoltaïques au sol conventionnelles.
Les chercheurs ont utilisé le modèle EnergyPLAN, développé par l'Université d'Aalborg au Danemark, couramment utilisé pour simuler heure par heure le fonctionnement des systèmes énergétiques nationaux, notamment dans les secteurs de l'électricité, du chauffage, du refroidissement, de l'industrie et des transports. L'étude permet de prédire à quoi ressemblerait le système énergétique allemand d'ici 2030 si davantage de systèmes photovoltaïques verticaux étaient déployés.
« Nous n'avons modifié systématiquement que deux paramètres : premièrement, la part de puissance installée des différents modèles photovoltaïques », ont expliqué les chercheurs, précisant que les suiveurs solaires n'étaient pas pris en compte. « Deuxièmement, deux scénarios ont été envisagés : intégration ou non au stockage d'énergie à grande échelle. »
Pour un système conventionnel monté au sol, les scientifiques ont estimé la production d'énergie avec un angle d'inclinaison de 20 degrés et une moyenne de 1 020 Wh/W. Pour un système vertical bifacial orienté ouest-est, ils ont supposé un facteur de bifacialité de 90 % et une production annuelle de 999 Wh/W, tandis que pour un système vertical orienté nord-sud, la production annuelle a été fixée à 926 Wh/W.
« Dans notre modèle, la demande d'électricité augmentera à 1 214 TWh/an en 2030, en grande partie grâce à des hypothèses sur l'efficacité énergétique et la transition énergétique », ont-ils déclaré. La plus grande incertitude concerne le chauffage des bâtiments et des industries. »
Ils ont également pris en compte le coût plus élevé des panneaux double face et le fait que la puissance installable par unité de surface pour les installations verticales est réduite par les effets d'ombrage, car les rangées de modules sont généralement espacées de 8 à 12 mètres, ce qui augmente à son tour les coûts de câblage.
Ils ont déclaré : « Le coût supplémentaire du terrain lui-même doit être réparti entre les avantages de la préservation de l’utilisation des terres agricoles ou ceux de la promotion de la biodiversité. »
Les scientifiques ont découvert que les systèmes photovoltaïques verticaux peuvent déplacer la production solaire vers des périodes de demande d'électricité plus élevée, avec plus d'énergie disponible en hiver, réduisant ainsi la réduction de l'énergie solaire.
Ils disent : « Si une puissance de charge/décharge de 1 TW et une capacité de stockage d'électricité de 1 TWh sont incluses dans le modèle du système énergétique, l'effet est réduit à des économies de CO2 de 210 Mt/a avec des composantes verticales est-ouest de 70% et inclinées vers le sud de 30%. Enfin, même si l'obtention d'un ratio d'installation verticale de 70% peut ne pas être réaliste, des ratios encore plus faibles peuvent avoir un impact bénéfique. »
Ils présentent leurs conclusions dans un article intitulé « Intégration des centrales solaires verticales au futur système énergétique allemand », publié dans la revue Smart Energy. Ils concluent : « Ce document ne vise en aucun cas à suggérer que tous les futurs systèmes photovoltaïques des réseaux publics soient installés verticalement. Il présente plutôt une nouvelle opportunité de soutenir l'ensemble du système énergétique grâce à des systèmes photovoltaïques verticaux. »
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