Les fermes solaires flottantes prennent d’assaut les réservoirs du monde

Les panneaux solaires photovoltaïques sont des choses merveilleuses, capables de capter la simple lumière et de la transformer en électricité utile. Ils sont souvent installés sur les toits résidentiels et commerciaux pour compenser la consommation d’énergie à la source.

Cependant, pour la production à l’échelle du réseau, ils sont généralement déployés dans d’immenses fermes sur des étendues de terre dans des zones qui reçoivent beaucoup de lumière directe du soleil. Ces exigences peuvent souvent mettre les fermes solaires en conflit avec les fermes – la lumière du soleil qui est bonne pour les panneaux solaires est également bonne pour la culture de plantes, en particulier celles que nous cultivons pour la nourriture.

L’une des idées les plus intéressantes, cependant, est de créer des panneaux solaires qui flottent sur l’eau. Contrairement à certaines des idées les plus farfelues, celle-ci présente également des avantages techniques vraiment intéressants !

Pas aussi fou que ça en a l’air

Image d'un réseau de cellules solaires flottantes
Les panneaux solaires flottants ont une meilleure efficacité que leurs homologues terrestres en raison du fait que l’eau maintient les cellules plus fraîches. (Photo Adobe Stock.)

Les « voltaïques flottantes », comme elles aiment être appelées, présentent des avantages techniques significatifs par rapport aux installations terrestres typiques. L’un des principaux avantages est celui du refroidissement. Les panneaux solaires, comme de nombreux autres appareils électriques, ont l’avantage d’être maintenus dans une plage de température fraîche et agréable. Bien sûr, être exposé au soleil signifie que, lors de la production d’électricité, les panneaux solaires sont en fait obligés de fonctionner à des températures élevées. Avec le panneau photovoltaïque moyen disponible dans le commerce atteignant un rendement maximal d’environ 20 % seulement et seulement environ 1 000 W/m2 disponibles à partir du soleil, les panneaux solaires y sont déjà confrontés lorsqu’il s’agit de produire des quantités décentes d’électricité. L’efficacité estimée du flottement d’un panneau solaire sur l’eau est de l’ordre de 5 à 6 % selon des chercheurs de l’Institute for Energy Technology en Norvège ; certainement rien à renifler. L’immersion complète des panneaux dans l’eau a montré des améliorations encore plus importantes, jusqu’à une augmentation de 11 % de l’efficacité dans certains tests.

Les avantages des panneaux solaires flottants ne s’arrêtent pas là non plus. Lorsqu’ils flottent sur un réservoir, par exemple, les panneaux solaires peuvent ombrager le cours d’eau, réduisant ainsi l’évaporation. Les partisans suggèrent que cet effet peut économiser jusqu’à 90% de l’eau qui serait autrement perdue dans l’air dans les climats secs, grâce à une combinaison d’ombrage et à la réduction de l’impact du vent. Les niveaux inférieurs de lumière atteignant l’eau ont également l’avantage de réduire la croissance des algues comme un bonus supplémentaire.

Pour ces raisons, le solaire flottant est le plus souvent proposé pour être colocalisé avec des barrages de stockage hydroélectriques pompés. Ces installations reposent sur le stockage de grandes quantités d’énergie potentielle dans l’eau, et toute eau perdue dans l’atmosphère est de l’eau qui ne peut pas être utilisée pour produire de l’électricité plus tard. Autre avantage, ces installations disposent déjà d’une infrastructure les reliant au réseau électrique, ce qui rend le câblage de la production solaire plus rentable par rapport au développement de réseaux sur des sites vierges.

En effet, peut-être que le plus grand avantage souvent cité lorsque l’on parle d’énergie solaire flottante est qu’elle réduit la nécessité de sécuriser de vastes étendues de terres coûteuses. Au lieu de cela, les cours d’eau existants comme les réservoirs peuvent ajouter de l’énergie solaire, fournissant de l’électricité au réseau sans avoir besoin d’une empreinte supplémentaire sur le sol, à l’exception de quelques boîtes utilitaires.

Les panneaux solaires flottants sur l’eau présentent également l’avantage de réduire l’impact environnemental et le gaspillage des opérations de nettoyage. Plutôt que d’avoir à pomper de l’eau propre pour laver les panneaux comme dans une installation terrestre, un réseau flottant peut simplement être nettoyé avec l’eau même sur laquelle il flotte. Une petite partie de cette eau n’a pas non plus besoin d’être perdue, car elle peut simplement redescendre des panneaux.

Désavantages

Les installations solaires flottantes présentent cependant des inconvénients. Ils doivent être conçus avec soin pour gérer et éviter la corrosion dans la mesure du possible, car l’environnement humide peut être rude pour le câblage, la charpente et les composants. Ceci n’est aggravé que dans les installations d’eau salée, ce qui augmente la probabilité d’endommager davantage la corrosion. Bien sûr, la corrosion est un problème gérable, toutes sortes de matériel d’eau douce et d’eau de mer ayant été conçus pour résister à ces environnements. Cependant, cela ajoute du temps et des coûts pour traiter ces problèmes qui ne sont pas si importants dans une installation terrestre typique.

Le réseau lui-même doit également être conçu et assemblé de manière non seulement à flotter, mais également à résister aux forces dynamiques d’être sur l’eau. Dans les réservoirs intérieurs, cela peut impliquer d’être soufflé ou secoué par de petites vagues soulevées par le vent, ou même de faire face à des balancements, des éclaboussures ou des éclaboussures provenant des entrées d’eau lorsqu’elles sont installées avec une pompe hydraulique. Des applications offshore sont également possibles, mais les emplacements doivent être choisis avec soin pour éviter que les forces de marée et les conditions météorologiques ne détruisent le matériel, comme l’a démontré la destruction du barrage de Yamakura en 2019.

Naturellement, la maintenance est également plus difficile, car une installation flottante est plus difficile à travailler pour les techniciens et comporte également des risques supplémentaires pour la santé et la sécurité. Faire face à toutes ces exigences d’ingénierie peut augmenter considérablement le coût d’une baie flottante par rapport à une installation terrestre plus typique.

L’avenir est déjà une réalité

Loin d’être un simple exercice de réflexion, les panneaux solaires flottants sont en fait déjà utilisés dans le monde entier. La plus grande installation actuellement opérationnelle est l’installation de 320 MW à Dezhou, en Chine. Le réseau flottant devrait générer 550 millions de kWh d’électricité par an, situé dans un réservoir à proximité de la centrale électrique au charbon locale. Il est également colocalisé avec un parc éolien de 100 MW et 8 MWh de stockage de batteries sur site.

Ce n’est pas non plus une installation unique. Des projets ont été entrepris dans le monde entier, d’une installation de 6,3 MW à Londres au réseau de 4,78 MW à Healdsburg, en Californie, qui prétend être le plus grand des États-Unis.

Cependant, les plus gros projets sur les cartes se situent en Asie. La Corée du Sud envisage de construire une gigantesque ferme solaire de 2,1 GW flottant dans la mer Jaune. Devant coûter de l’ordre de 4 milliards de dollars, le projet s’étendra sur une superficie de 7 000 acres et comportera 5 000 000 de modules solaires pour générer sa production de pointe.

Pendant ce temps, un projet indien espère construire un projet solaire flottant de 600 MW dans le barrage d’Omkareshwar. Le projet espère commencer la production d’électricité d’ici 2023, dépassant la capacité de 520 MW de la centrale hydroélectrique colocalisée sur le site. Le barrage lui-même sert principalement à stocker de l’eau à des fins d’irrigation, l’installation solaire étant susceptible de maintenir beaucoup plus d’eau dans le réservoir en raison d’une évaporation réduite.

L’installation de panneaux solaires flottants s’intensifie d’année en année à mesure que la technologie mûrit et que diverses juridictions voient les avantages à en tirer. Avec la promesse de produire plus d’électricité, plus efficacement sans nécessiter plus d’achats de terrains, il est difficile de nier les avantages du solaire flottant. Attendez-vous à ce qu’il se propage rapidement aux réservoirs et aux zones côtières calmes près de chez vous – en supposant que vous viviez dans un endroit ensoleillé !