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Les panneaux photovoltaïques augmentent la température de plusieurs degrés, et encore plus dans les villes, selon une étude
Cette photo prise le 6 juillet 2023 montre le parc solaire photovoltaïque Picon I, un projet d'énergie solaire photovoltaïque de 50 MW appartenant à l'entreprise espagnole Naturgy et développé par celle-ci à Porzuna, dans la région de Castille-La Manche.
Photo: Oscar del Pozo/AFP via Getty Images
Des études indiquent que les panneaux photovoltaïques peuvent augmenter la température ambiante, et cet effet est particulièrement intense dans les environnements urbains, où les augmentations peuvent atteindre jusqu’à 9,4 °C. Il apparaît donc que, malgré les avantages des technologies renouvelables, leur impact sur l’environnement n’est pas encore complètement maîtrisé et reste sujet à débat.
Trois chercheurs de l’université de Kyushu, au Japon, ont publié une étude de simulation dans laquelle ils ont observé que la construction d’installations photovoltaïques avait augmenté la température moyenne à la surface du sol de 2,85 °C dans une zone donnée. Cet effet de réchauffement s’est avéré plus prononcé pendant les mois les plus chauds, avec une augmentation moyenne de 3,6 °C, et moins marqué en hiver, avec une augmentation moyenne de 2,3 °C.
Les augmentations les plus importantes ont été enregistrées dans les zones urbaines, où l’on a observé une hausse de 9,44 °C sur une période de 10 ans, tandis que les augmentations les moins prononcées ont été enregistrées dans les zones montagneuses, à plus haute altitude, où l’impact de la construction de systèmes photovoltaïques a été moindre.
L’étude a analysé l’impact des installations photovoltaïques sur un bassin hydrographique entre 2013 et 2023, afin de comprendre les tendances en matière de changements de température à la surface terrestre.
Surtout pendant les mois chauds
D’un point de vue saisonnier, l’effet de l’augmentation moyenne de la température terrestre est plus prononcé (+3,35 °C) pendant les mois les plus chauds (printemps et été) et plus modéré (+2,5 °C) pendant les mois les plus froids (automne et hiver).
De même, on a observé que la distance entre le système photovoltaïque et un cours d’eau ainsi que la couverture végétale environnante influencent également les variations de la température ambiante.
« La construction d’installations photovoltaïques affecte non seulement l’environnement thermique, mais aussi l’écosystème local, y compris la capacité de stockage de l’eau dans le sol, le risque d’inondations et la répartition des micro-organismes », indique l’étude.
Les chercheurs proposent « d’améliorer la précision des modèles de simulation et d’effectuer des analyses dans d’autres bassins hydrographiques. En analysant différents bassins, les résultats peuvent être utilisés pour des analyses comparatives afin de quantifier objectivement l’impact de l’énergie photovoltaïque sur l’environnement thermique. »
L’espace urbain maintient la chaleur
Une autre étude menée par une chercheuse de l’université de Munich, en Allemagne, a analysé l’impact des façades photovoltaïques sur le microclimat thermique urbain, en tenant compte du fait que les villes souffrent d’un phénomène appelé « îlot de chaleur urbain », qui maintient à l’intérieur un environnement plus chaud qu’à l’extérieur, ce qui nuit généralement davantage à la santé de leurs habitants.
L’analyse a révélé que les résultats montrent « un effet de réchauffement diurne du photovoltaïque sur la température radiante moyenne pouvant atteindre +5,47 °C en été et +6,72 °C en hiver ».
« Pendant la nuit, aucune augmentation n’est observée pour ces deux paramètres ; par conséquent, la récupération nocturne, élément clé pour la santé humaine, n’est pas affectée », ajoute l’étude.
Un facteur important pour atténuer les effets des façades photovoltaïques est la quantité de lumière ou de rayonnement solaire réfléchie par les surfaces des bâtiments et les revêtements de sol. Le fait de les construire avec des produits à faible albédo (proportion du rayonnement réfléchi par une surface par rapport au rayonnement qui la frappe) réduit l’effet de réchauffement.
« Les façades photovoltaïques provoquent systématiquement un réchauffement du microclimat thermique environnant en été et réduisent le confort thermique extérieur », conclut l’étude.
En 2024, en Espagne, la capacité photovoltaïque était de « 32.043 MW » (32 GW) et la production a atteint « 44.520 GWh », selon Red Eléctrica (REE), qui a communiqué la capacité totale installée à la fin de l’année et l’énergie électrique totale produite par cette technologie au cours des 12 mois.
Cela représente 24,9 % de la puissance totale installée en Espagne au 31 janvier 2025.
Des employés de la société EngelSolar tiennent un panneau solaire destiné à être installé à Boadilla del Monte, près de Madrid, le 21 décembre 2022. (Photo d’Avier Soriano/AFP via Getty Images)
Les vagues de chaleur aggravent la situation
Dans un système photovoltaïque classique, seulement environ 20 % du rayonnement solaire est converti en énergie électrique, tandis que le reste est gaspillé sous forme d’énergie thermique. Lors de vagues de chaleur extrêmes, ce reste peut avoir des effets néfastes.
On sait que « l’efficacité électrique du système photovoltaïque est inversement proportionnelle à la température de la cellule, ce qui signifie que plus la température des cellules solaires est élevée, plus l’efficacité électrique du système est faible ».
La chaleur affecte principalement les modules solaires. « À mesure que la température augmente, les électrons présents dans les matériaux semi-conducteurs des modules montent en niveau, ce qui diminue l’énergie qu’ils peuvent transporter », a analysé le Forum des voitures électriques.
Pour chaque degré Celsius d’augmentation de la température de la cellule à partir de 25 °C, les modules cristallins subissent une perte d’environ 0,4 % de leur puissance nominale.
Dans les régions chaudes d’Espagne où les températures peuvent atteindre 43 °C lors des journées ensoleillées d’été, les températures des cellules peuvent atteindre environ 63 °C, voire plus, ce qui entraîne des pertes de puissance supérieures à 18 % uniquement dues à la chaleur.
« Les panneaux solaires actuels sont confrontés à des problèmes de surchauffe qui affectent leur durabilité et réduisent leur efficacité. De plus, les batteries conventionnelles, utilisées pour stocker l’énergie, dépendent de matériaux peu durables et coûteux », selon le Journal de l’énergie.
L’enjeu du système de refroidissement
Le refroidissement de la surface opérationnelle des systèmes photovoltaïques solaires pourrait être un facteur crucial pour améliorer l’efficacité photovoltaïque, selon une autre étude.
Selon les auteurs, un système de refroidissement adéquat augmente non seulement l’efficacité électrique, mais réduit également le taux de dégradation des cellules solaires au fil du temps, ce qui prolonge la durée de vie des modules. De plus, la chaleur excédentaire éliminée peut être utilisée pour des applications domestiques, commerciales ou industrielles. Les chercheurs ont analysé diverses technologies de refroidissement afin d’atténuer les effets négatifs d’une chaleur élevée.
Parmi les technologies de refroidissement examinées figurent les systèmes hybrides solaires photovoltaïques/thermiques, tels que ceux refroidis par pulvérisation d’eau, circulation d’eau forcée ou dissipateurs thermiques. Les innovations dans les matériaux composant les panneaux, le refroidissement par immersion dans l’eau et l’utilisation de revêtements transparents ou de refroidissement thermoélectrique sont également pris en compte.
Il existe de nombreux facteurs à évaluer dans une installation photovoltaïque, les effets sur l’environnement peuvent être très importants.
Journaliste et rédactrice. Elle a étudié trois ans et demi en médecine à l'Université du Chili, en plus de faire de la musique au conservatoire Rosita Renard et au piano à la Suzuki Method School. Après avoir participé à un cours d'écriture créative en Italie, elle a étudié et pratiqué le journalisme à Epoch Times.
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