La baisse récente des coûts de l’énergie solaire a entrainé une croissance rapide de son utilisation, autant au niveau résidentiel, que commercial et industriel. Mais, pour augmenter le niveau de performance tout en limitant les coûts, le miroir, ou réflecteur d’appoint, pourrait faire un retour en force.

La plupart des efforts en ingénierie visent à accroître l’efficacité des cellules photovoltaïques: l’idée est d’augmenter les watts produits par panneau. Joshua M. Pearce, professeur d’ingénierie au Michigan Technologie University, a récemment publié un article dans le Green Building Advisor qui fait le point sur les résultats de ses recherches: en travaillant en lien avec un groupe d’études situé au Canada, son équipe a démontré que l’utilisation de miroirs, ou réflecteurs, pour éclairer davantage les panneaux pourrait augmenter leur performance de 30 %.

Beaucoup d’énergie est perdue aux pourtours des panneaux, principalement au sol. Pour récupérer cette énergie, une pratique prometteuse appelée agrivoltaïque propose de faire pousser des cultures autours des panneaux. Mais remplir l’espace de réflecteurs pour faire rebondir la lumière sur les panneaux semble une solution simple, et tout aussi intéressante.

L’idée, qui peut paraître banale, n’est pourtant pas répandue. Selon M. Pearce, il s’agit surtout d’une question de garanties: les panneaux sont généralement garantis pour des conditions très strictes. Si plus de lumière est acheminée sur les panneaux grâce à un réflecteur, les variations de températures sont plus grandes, et l’éclairage non uniforme. Toujours selon M. Pearce, plusieurs fabricants ont ainsi peur, à tort, d’une défaillance potentielle.

Une photo infrarouge montre comment les réflecteurs envoient plus de lumière vers les panneaux solaires pour produire plus de puissance © Joshua M. Pearce

Pour contrecarrer cette fausse croyance, Pearce et son équipe ont mis en place une technique fiable qui permet de prédire les effets des réflecteurs les panneaux. Ils utilisent simplement des simulations BRDF (bidirectional reflectance distribution function) qui permettent de décrire comment la lumière rebondit sur une surface irrégulière et de prédire sa dispersion. Cela permet donc de prévoir comment va réagir la lumière sur tous types de miroir, même imparfaits (les réflecteurs ne se comportent pas nécessairement comme des miroirs parfaits).

Le modèle a été testé en conditions réelles à Kingston, en Ontario, ce qui a produit des résultats impressionnants: l’efficacité a été augmentée de 45 % dans le cas de panneaux mal inclinés, de 18 % dans le cas de panneaux parfaitement inclinés. Selon Pearce, la performance devrait monter à 30 % avec de meilleurs réflecteurs.  

Le modèle pourrait être utilisé afin d’optimiser la topologie des réflecteurs, d’identifier les potentiels d’augmentation de la production des panneaux solaires photovoltaiques et surtout, de faciliter son adoption


L’avis de Denis Boyer, ingénieur chez Écohabitation: « L'utilisation de miroirs pour concentrer les rayons du soleil est assez inusitée, même s'il est très clair que ça fonctionne bien (et en principe devrait être moins coûteux que le panneau PV). En plus, l'utilisation de réflecteurs fonctionnerait aussi pour le solaire passif, pour faire entrer davantage de soleil par les fenêtres existantes! Heureusement, la neige se charge un peu de cette tâche dans notre climat! ».


L'étude complète peut être consultée dans le Journal of Photovoltaics.