Clé à emporter
- L'accumulation de poussière peut réduire l'efficacité des panneaux solaires.
- L'eau est une ressource trop précieuse pour protéger les panneaux solaires de la poussière.
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Des chercheurs ont mis au point un mécanisme qui utilise des charges électriques pour faire sauter la poussière des panneaux.
La lumière du soleil et la terre abondantes rendent les déserts idéaux pour installer des panneaux solaires, mais ils ont aussi beaucoup de poussière, ce qui réduit leur efficacité. Nous avons besoin d'une nouvelle façon de protéger les panneaux solaires de la poussière.
L'eau joue un rôle important dans la protection des panneaux contre la poussière, mais c'est une ressource précieuse qui est mieux utilisée ailleurs. Dans leur quête de meilleures alternatives, les chercheurs du MIT ont mis au point une nouvelle méthode de nettoyage des panneaux solaires qui utilise des charges électriques pour repousser les particules de poussière, les faisant essentiellement sauter des panneaux.
"Le document de recherche est utile pour poursuivre les progrès sur le problème de l'encrassement PV (photovoltaïque)", a déclaré Matthew Muller, ingénieur au sein du groupe PV Performance and Reliability au National Renewable Energy Laboratory (NREL), à Lifewire par e-mail. "Le document est bien écrit, est une étape utile dans le travail à long terme pour lutter contre l'encrassement PV, et donc certaines des expériences décrites sont très utiles à la communauté."
Mordre la poussière
Dans leur article, l'étudiant diplômé du MIT Sreedath Panat et le professeur de génie mécanique Kripa Varanasi citent des projections qui estiment que l'énergie solaire représentera 10 % de la production mondiale d'électricité d'ici 2030.
Ils soutiennent que malgré les récentes améliorations de la technologie photovoltaïque pour aider à améliorer l'efficacité des panneaux solaires, l'accumulation de poussière est l'un des plus grands défis opérationnels pour l'industrie.
La poussière, explique Muller, atterrit sur le panneau solaire en raison de la gravité et d'autres méthodes de dépôt. « Les particules de poussière bloquent alors la transmission de la lumière dans la cellule solaire, provoquant ainsi une réduction de puissance pour l'irradiance externe donnée. Nous constatons que les pertes dues à l'encrassement photovoltaïque aux États-Unis vont de 0 à 7 %, alors que les pertes de 7 % concernent les régions poussiéreuses du sud-ouest », a expliqué Muller.
De plus, les chercheurs affirment que dans des environnements difficiles comme au milieu d'un désert, la poussière s'accumule à des taux proches de 1 g/m2 par jour et, si elle n'est pas nettoyée, peut s'accumuler jusqu'à 3 mg/cm2 sous un mois. Pour mettre cela en perspective, une accumulation de poussière de 5 mg/cm2 correspond à une perte de puissance de près de 50 %, partagent les chercheurs. Pour mettre cela en termes monétaires, ils disent qu'une perte de puissance moyenne de 3 à 4 % à l'échelle mondiale équivaut à une perte économique de 3 $.3 à 5,5 milliards de dollars.
Il n'est donc pas surprenant que d'énormes ressources soient dépensées pour nettoyer les panneaux solaires, parfois même plusieurs fois par mois, selon la gravité des conditions de salissure.
La méthode de nettoyage la plus courante consiste à utiliser des jets d'eau sous pression et des pulvérisateurs, qui, selon les chercheurs, peuvent contribuer jusqu'à 10 % des coûts d'exploitation et d'entretien des fermes solaires.
D'autres chercheurs ont calculé que les centrales solaires consomment environ un à cinq millions de gallons d'eau pour le nettoyage par 100 MW d'électricité produite par an. À grande échelle, cela se traduit par jusqu'à 10 milliards de gallons d'eau pour le nettoyage des panneaux solaires, ce qui est estimé être suffisant pour satisfaire les besoins annuels en eau de jusqu'à 2 millions de personnes.
Une escapade propre ?
Le brossage à sec est une alternative au nettoyage à base d'eau, mais il n'est pas aussi efficace et risque de rayer les panneaux et de provoquer une réduction irréversible de leur efficacité.
Le nettoyage électrostatique des panneaux solaires, qui n'utilise pas d'eau et ne présente aucun risque de frottement par contact, s'est imposé comme une alternative intéressante. Les écrans électrodynamiques (EDS) sont les systèmes de dépoussiérage électrostatique les plus populaires, et ils sont utilisés sur le rover Mars, souligne Muller.
Cependant, les chercheurs affirment que la mise en œuvre de l'EDS dans les panneaux solaires sur Terre présente plusieurs défis, tels que l'intrusion et l'accumulation d'humidité, qui pourraient éventuellement entraîner un court-circuit électrique des électrodes.
Leur mécanisme proposé s'appuie sur la méthode de nettoyage électrostatique existante et utilise des charges électriques pour que les particules de poussière se détachent et sautent de la surface des panneaux. Le système peut être actionné automatiquement à l'aide d'un simple moteur électrique et de rails de guidage sur le côté du panneau.
La technologie est passionnante, mais n'en est qu'au stade de la recherche et donc loin d'être commercialement viable, rappelle Muller. De plus, il ajoute que les chercheurs ont effectué des tests avec de la poussière de route, ce qui est un cas idéal.
"Dans [le] monde réel, le sol peut être beaucoup plus complexe… et par conséquent, l'appareil peut ne pas fonctionner dans un certain nombre d'environnements."
