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L'énergie solaire, un concentré d'innovations

Par G.N.
,
le 12 mars 2015
L'énergie solaire s'impose comme la star des renouvelables : inépuisable et gratuite, elle stimule la R&D de nombreuses entreprises qui cherchent à la capter et à l'exploiter. Il en résulte un foisonnement de technologies différentes, allant du tissu photovoltaïque souple à la boule de verre concentrant les rayons. Tour d'horizon de ces idées lumineuses.
L'univers et la nature sont deux sources intarissables d'inspiration pour les inventeurs. L'astre du jour est à l'origine de la vie et de nombreux processus biologiques ou chimiques. Son rayonnement est une source d'énergie infinie : chaque seconde, la Terre reçoit une puissance de 170 millions de gigawatts de la part de son étoile.
L'exploitation d'une partie infime de cette énergie pourrait servir à alimenter une grande partie des besoins en chaleur, lumière et électricité de l'humanité. Les algues et plantes, qui réalisent la photosynthèse, en sont les exemples parfaits.
Les industriels rivalisent donc d'imagination pour développer des solutions techniques avancées : certains s'orientent vers des capteurs souples et légers, d'autres vers des solutions translucides quasi-imperceptibles. Les formes imitent également celles rencontrées dans nos écosystèmes : une entreprise a imaginé un arbre au feuillage photovoltaïque, tandis qu'une autre a reproduit le comportement d'un tournesol au fil du jour.
Enfin, certains amènent un brin de poésie en imaginant des gouttes de rosées capables de concentrer les rayons solaires en un point précis ou des ballons flottant cherchant le soleil par-delà les nuages. L'objectif : améliorer l'intégration des panneaux solaires, augmenter les rendements et faire de cette source d'énergie gratuite un vecteur de confort et de progrès.
Découvrez toutes les formes adoptées par des capteurs solaires en images dans les pages suivantes.
L'énergie solaire, un concentré d'innovations

L'arbre du futur

eTree
eTree © Sologic
C'est en Israël que pousse un arbre aux allures de cèdre ou de pin parasol, au feuillage particulier. S'il aime le soleil, ce n'est pas pour réaliser la photosynthèse, mais pour fournir de l'électricité. La société Sologic a imaginé le "eTree" comme une sculpture écologique destinée à promouvoir la durabilité au sein de petites communautés.
Cet arbre synthétique est muni de capteurs photovoltaïques qui produisent son énergie et alimentent ainsi différentes fonctionnalités : les passants, qui peuvent bénéficier de la fraîcheur de son ombre au cours de la journée, peuvent également y recharger leur téléphone portable ou leur tablette.
Selon ses concepteurs, il est capable de produire 7 kW par jour (1,4 kWh). Le courant généré en continu est stocké dans ce mobilier urbain design puis utilisé tout au long de la journée et la nuit pour alimenter une fontaine d'eau fraîche, une borne WiFi, une borne d'information interactive à affichage numérique et de l'éclairage LED. De quoi apporter un souffle de modernité dans le jardin d'Eden.
Outre le modèle de 4,5 mètres de haut et 1,25 tonne, Sologic propose un arbrisseau photovoltaïque nommé "Hadar", qui mesure 3,5 mètres de haut et ne pèse que 250 kilos. Sa canopée de capteurs, de dimensions plus réduites, produit tout de même 0,4 kW/h. Il dispose également d'une source d'eau fraîche pour les maîtres et les animaux de compagnie.
Les arbres futuristes, qui font office de mobilier urbain, résistent également aux pires conditions atmosphériques : vent de 160 km/h et couche de neige de 70 cm.
L'arbre du futur

Le tournesol électronique

Smartflower
Smartflower © Smartflower
En rupture avec les tendances actuelles du marché photovoltaïque, cette fleur géante possède douze pétales en panneaux solaires qui lui permettent de suivre l'astre du jour et de se replier une fois la nuit venue. De quoi assurer un rendement supérieur de 40 % aux installations traditionnelles.

Alimenter toute la maison

La Smartflower, conçue et produite en Autriche, est de type "Plug & Play", opérationnelle dès son raccordement et totalement autonome, afin de simplifier la vie de ses propriétaires. Le système de repli automatique permet une mise en position de sécurité en cas de vent trop fort. La centrale présente, de plus, l'avantage d'être mobile.
Pour en savoir plus sur la Smartflower, découvrez notre article dédié.
Le tournesol électronique

La lumière naturelle en haut débit

Lumière naturelle
Lumière naturelle © Echy
Pourquoi continuer à éclairer l'intérieur des bâtiments alors qu'il fait grand soleil à l'extérieur ? Face à ce paradoxe quotidien, deux étudiants de l'école Polytechnique, Florent Longa et Quentin Martin-Laval, ont imaginé un astucieux système de captation et d'acheminement de la lumière solaire.
"Echy, pour 'éclairage hybride', est né au cours de nos études. Et ce projet s'est transformé en entreprise avec l'arrivée de la troisième partenaire, Stéphanie Le Beuze, qui a un profil plus expérimenté en banque et finance, au mois d'octobre 2012", nous explique le directeur technique, Florent Longa.
Après avoir peaufiné leur concept en laboratoire pendant un an, avec le soutien de l'École des Ponts, les jeunes entrepreneurs réalisent leur première installation pilote à Vitrolles (Bouches-du-Rhône), dans les locaux de Setec International, un bureau d'études en ingénierie. "Nous avons installé un système qui éclaire 30 m², soit une salle de réunion, la salle de reprographie et un couloir, en octobre 2013", poursuit Florent Longa.

Plusieurs installations réalisées en 2014

Ce premier pas en entraîne rapidement un second. La première version du système baptisé "Eschysse" est commercialisée dans la foulée et plusieurs contrats sont signés au cours de l'été 2014. Un modèle est déployé à l'Ecole des Ponts & Chaussées et un autre dans un centre commercial Carrefour à Chartres. "Un sera bientôt installé dans une zone de bureaux du CEA à Cadarache et un autre à la fac d'Orsay", nous confie le co-fondateur d'Echy.
Techniquement, la première version repose sur un traceur solaire héliostatique, installé en toiture ou au sol, qui comprend une dizaine de modules de concentration. Chacun de ces modules est constitué de 18 lentilles de Fresnel qui captent les rayons du soleil et les transmettent à un réseau de fibres optiques. "Le système est simple à installer : deux personnes peuvent le faire en une demi-journée. Il est totalement passif en termes de refroidissement", assure le directeur technique.
"La seule limite est la portée couverte par les fibres optiques en plastique de 2 mm de diamètre, ce qui est beaucoup plus grand que les fibres optiques de verre. Cette distance maximale entre le capteur et le luminaire est, pour l'heure, de 30 mètres", poursuit-il.
La lumière naturelle en haut débit

La concentration d'une boule de cristal

Boule solaire
Boule solaire © Rawlemon
L'engin a des allures de sphère armillaire, mariant technologie et design dans une forme très pure. Mais la Rawlemon Beta.ray n'est pas seulement un engin astronomique : c'est une centrale photovoltaïque miniaturisée, placée derrière une grande sphère translucide qui joue le rôle de verre de loupe en concentrant les rayons solaires. Et le bras oscillant permet aux capteurs de suivre la trajectoire des astres du jour et de la nuit.
Selon son concepteur, André Brössel, le procédé serait 35 % plus efficace qu'un panneau photovoltaïque fixe classique. La sphère permet de concentrer les rayons, et la surface de capteurs photovoltaïques nécessaires passe alors à seulement quelques centimètres carrés, le centième des installations classiques.
Pour en savoir plus sur RawLemon, découvrez notre article dédié.
La concentration d'une boule de cristal

Le vitrage solaire translucide

Film PV transparent
Film PV transparent © Wysips
Ce film souple, léger, avec une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,5 mm, peut transformer n'importe quel objet en centrale solaire miniature. Il s'agit d'un film lenticulaire qui, une fois associé à un réseau de capteurs solaires ultrafins, devient une source d'énergie révolutionnaire.
"Notre film peut être intégré sur des écrans par exemple ", explique Ludovic Deblois, le jeune président de Sunpartner et de la filiale Wysips. Le smartphone ainsi équipé se recharge à la lumière du jour ou même en lumière artificielle. Posé sur un bureau, il évite de perdre de la charge.
Grâce aux propriétés optiques du réseau de lenticules semi-cylindriques, les rayons lumineux sont concentrés sur les bandes de cellules photovoltaïques, permettant au film de garder 90 % de transparence.
Découvrez la suite de l'article consacré à Wysips ici.
Le vitrage solaire translucide

Le textile qui produit son énergie

Texysolar
Texysolar © Serge Ferrari
Et si les installations photovoltaïques n'étaient pas forcément toutes de grands panneaux de verre plats ? Grâce à la solution développée par l'entreprise rhônalpine Serge Ferrari, il est possible d'envisager désormais des centrales photovoltaïques intégrées à des tentures ou des structures légères et aériennes.
Le tissu autoadhésif s'installe facilement grâce à une colle à tenue renforcée. Les avantages de la solution seraient nombreux : la membrane pèse 10 fois moins qu'une solution solaire classique, ce qui facilite à la fois son transport et son installation sur des structures légères ou temporaires.
Pour en savoir plus sur le textile photovoltaïque, découvrez notre article dédié.
Le textile qui produit son énergie

Le ballon captif générateur

ballon photovoltaïque
ballon photovoltaïque © Zéphyr
Un ballon flottant dans les airs et se dandinant au bout d'un filin, peut-il alléger le poids des humanitaires et apporter du réconfort à des populations déplacées ? "Oui", répondent en chœur les concepteurs de Zéphyr, deux jeunes diplômés des Arts Décoratifs de Paris et une future ingénieure de Télécom ParisTech, qui ont participé ensemble au prix Artscience en 2014.
Zéphyr se présente sous la forme d'un ballon souple revêtu de capteurs solaires à couche mince CIGS (cuivre-iridium-gallium-silicium). "Le rendement est presque comparable à celui des panneaux silicium, de 15 à 18 %", nous expliquent les créateurs. Flottant dans les airs, le ballon captif, retenu au sol par un câble qui permet également d'acheminer le courant vers les batteries, évacue aisément la chaleur dégagée par les capteurs. Déployée au sol, l'enveloppe commence à produire de l'électricité.
Découvrez la suite de l'article consacré à Zéphyr.
Le ballon captif générateur
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