[Energie solaire] Le module photovoltaïque bifacial en plein essor !
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Et si l’avenir du photovoltaïque résidait dans le solaire bifacial ?
Bien que présent sur le marché depuis déjà de nombreuses années, il est resté très en retrait face à des solutions plus attractives en termes de prix, comme les panneaux solaires photovoltaïques simples.
Mais il pourrait enfin connaître une forte émergence grâce à un coût du mégawatt heure en forte baisse et à ses promesses de production accrue, de l’ordre de 25% à 40% plus importante.
Retour sur cette technologie, qui pourrait bientôt remplacer le photovoltaïque monofacial classique.
Le panneau bifacial plus performant
La technologie bifaciale n’est pas nouvelle et remonte à 1966 !
Reléguée au second plan pendant des décennies, notamment à cause de son coût trop élevé, cette technologie encore très méconnue est en plein essor et pourrait bien devenir le futur du secteur photovoltaïque.
Le principe d’un panneau solaire bifacial est simple : produire de l’énergie à la fois à l’avant et à l’arrière !
Contrairement aux panneaux monofaciaux, qui utilisent uniquement l’avant pour produire de l’énergie, les panneaux bifaciaux se servent quant à eux de l’ensemble du module pour produire de l’énergie.
Avec une technologie bifaciale, les faces avant et arrière du panneau sont transparentes. Ainsi, la face avant capte la lumière qui émane directement du soleil, tandis que la face arrière capte la lumière reflétée par son environnement (sol, panneaux solaires voisins, nuages, etc).
Mathématiquement donc, le panneau bifacial est capable de produire davantage d’énergie, à condition que le facteur de bifacialité soit élevé et que le panneau soit de bonne qualité.
Aujourd’hui, il existe principalement deux technologies utilisées pour les panneaux bifaciaux :
- La technologie monocristalline p-PERC (Passivated Emitter and Rear Contact), qui est la plus utilisée. Elle n’offre que 70% à 90% de bifacialité, mais reste plus accessible.
- La technologie polycristalline appelée n-PERT (Passivated Emitted Rear Totally diffused) ou solaire à hétérojonction (HJT).
Les panneaux n-PERT présentent un meilleur coefficient de bifacialité, avec environ 95% de bifacialité, mais ont un coût plus élevé.
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Optimiser la production grâce à l’albédo
Pour optimiser le gain énergétique, les installations bifaciales doivent être pensées pour optimiser la production à la fois sur les faces avant et arrière du module, en prenant donc en compte la configuration des systèmes mais également l’environnement.
Un des premiers points à prendre en compte est l’albédo du sol, qui mesure la proportion du rayonnement solaire par son réfléchissement au sol.
Il représente la quantité de lumière qui sera renvoyée vers la face arrière des modules bifaciaux, de 0 (pour un corps noir parfait) à 1 (pour un miroir parfait), afin que celle-ci la transforme ensuite en énergie.
L’albédo dépend surtout de la nature du sol, de l’ombre, de la température des modules, mais peut aussi varier en fonction de la position des modules ou de leur hauteur.
Contrairement aux panneaux monofaciaux, il n’existe pas de normes prédéfinies pour une installation réussie avec des panneaux bifaciaux. Mais ils offrent de nombreuses possibilités d’intégration aux bâtiments comme les façades, les gardes corps, les canopées…
Placé sur des toits plats, l’albédo des panneaux peut être amélioré à l’aide d’une membrane d’étanchéité de couleur blanche.
Pour les installations au sol, plusieurs facteurs doivent être pris en compte.
Logiquement, plus un équipement est haut et espacé, plus il sera apte à capter le rayonnement de la lumière et donc en capacité d’augmenter son rendement. L’inclinaison des panneaux joue également un rôle important. Plus celle-ci est grande, plus le rendement de la face arrière augmente, mais, en contrepartie, plus le rendement de la face avant est susceptible de diminuer.
Il faut donc trouver le juste milieu.
// À (re)lire : Beem Energy : la start-up qui veut booster l’autoconsommation d’énergie solaire !
Un gain de production et des coûts de fabrication en baisse
Jusqu’à présent, les modules bifaciaux étaient beaucoup plus onéreux que les modules monofaciaux classiques.
Mais depuis trois ou quatre ans, l’écart de prix s’est nettement réduit, rendant ainsi les gains de productivité nettement plus attractifs.
Si pour le moment les laboratoires ne disposent pas d’assez de retours d’expériences face à sa croissance trop récente, de nombreuses études ont néanmoins pu être réalisées.
Ainsi, ces études ont mis en avant qu’un panneau bifacial présente une productivité moyenne de 10% à 20% supérieure à un panneau monofacial et même atteindre les 30% à 40% lorsque le panneau est combiné à un tracking sur un axe horizontal.
Un tracker est une structure portante motorisée qui permet de faire pivoter le panneau en fonction de la courbe du soleil pour augmenter la production d’électricité.
Ce tracking permet d’augmenter la production de 10 à 25% selon la zone géographique et représente un coût d’achat supplémentaire de 15%. Cette technologie est donc plus utile dans les régions ou pays très exposés au soleil, qui bénéficieront davantage de ce complément en obtenant un coût d’énergie actualisé ou LCOE (Levelized Cost Of Energy) minimal. Dans des environnements avec de la neige, de l’eau ou encore dans le désert, les gains de productivité augmenteront grâce au pouvoir réfléchissant de ces surfaces.
En 2020, les modules bifaciaux représentaient 10% du marché. Un chiffre qui pourrait atteindre les 35% d’ici 2030 d’après la feuille de route de l’International Technology Roadmap for Photovoltaics (ITRPV).
À l’international, les projets bifaciaux équipés de tracking ont réussi à atteindre un LCOE très compétitif de 17€/MWh.
À titre de comparaison, une grande installation photovoltaïque fixe s’établit aujourd’hui à 50€/MWh, un résultat déjà très performant.
En juillet 2020, Abu Dhabi réalisait un nouveau record avec un projet de 2 GW avec des modules bifaciaux, concédés par adjudication, au prix de 11,4 €/MWh.
Depuis 2018, le solaire bifacial a gagné de plus en plus de parts de marché dans de nombreux pays du Moyen-Orient et également en Chine ou aux Etats-Unis.
Le Laboratoire national des énergies renouvelables a relevé un gain de 9% en moins d’un an dans la production d’énergie à l’aide de panneaux bifaciaux par rapport au monofaciaux.
En France, les démonstrateurs se sont grandement multipliés ces dernières années. Le bifacial est donc en bonne voie pour remplacer petit à petit le monofacial dans des sites avec des albédos élevés pour optimiser leurs rendements.