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Panneaux solaires autonettoyants
L'un des meilleurs endroits pour installer un panneau solaire est dans le désert, où il fait beau. Mais les déserts sont également poussiéreux, ce qui signifie que les panneaux doivent être lavés fréquemment afin que la poussière ne les empêche pas de capter la lumière du soleil. Une nouvelle technologie pourrait apporter une solution en laissant les panneaux solaires se nettoyer eux-mêmes.
Tempête du désert: Des nuages de poussière comme celui-ci dans le golfe Persique peuvent réduire la production d'énergie solaire si de la poussière s'accumule sur les panneaux. Une nouvelle technologie qui nettoie la poussière pourrait aider.
La technologie a été développée pour les futures missions de rover vers Mars, mais elle pourrait fonctionner ici sur Terre pour maintenir les panneaux solaires en fonctionnement à pleine capacité. Il utilise une charge électrostatique pour repousser la poussière et la forcer sur les bords des panneaux. Il peut éliminer 90 pour cent de la poussière sur un panneau solaire en un cycle de deux minutes, dit Malay Mazumder , professeur-chercheur à l'Université de Boston qui a dirigé les travaux. La technologie a été décrite cette semaine lors de la réunion de l'American Chemical Society à Boston.
La poussière qui s'accumule sur les panneaux solaires et bloque la lumière peut paralyser les rovers sur la Lune ou sur Mars. Les rovers Spirit et Opportunity Mars ont duré plus longtemps que prévu car des rafales de vent occasionnelles ont dégagé leurs panneaux. Mais nous n'avons peut-être pas de chance tout le temps, déclare Rao Surampudi, moniteur de projet au Jet Propulsion Laboratory de la NASA. En effet, la mission du rover Mars Pathfinder dans les années 1990 n'a pas bénéficié de tels vents.
La poussière a également entravé les installations solaires sur Terre. Par exemple, les tempêtes de poussière ont réduit la production d'électricité de 40 % dans une grande centrale solaire de 10 mégawatts aux Émirats arabes unis. Le lavage des panneaux peut prendre du temps ou nécessiter une automatisation coûteuse – et cela demande beaucoup d'eau, une ressource précieuse dans le désert. Grâce à cette nouvelle technologie, les panneaux solaires peuvent être nettoyés automatiquement sans eau ni main-d'œuvre, explique Mazumder.
Le système tire parti du fait que la plupart des particules de poussière, en particulier dans les environnements secs, ont une charge électrique. Un matériau d'électrode transparent tel que l'oxyde d'indium et d'étain délivre un courant alternatif à la surface supérieure du panneau. En oscillant entre une charge positive et une charge négative, il crée un champ électrique qui repousse les particules chargées positivement et négativement. Le champ électrique contribue également à conférer une charge aux particules de poussière non chargées, leur permettant d'être rapidement repoussées lorsqu'elles entrent en contact avec le panneau. Les chercheurs ont conçu le système de sorte que le champ électrique se déplace d'un côté du panneau solaire à l'autre, déplaçant progressivement la poussière jusqu'à ce qu'elle tombe.
Le système n'utilise pas beaucoup d'énergie - le courant électrique est faible et ne doit généralement être allumé qu'entre deux et cinq minutes par jour, explique Mazumder. Le système pourrait inclure un capteur pour déterminer quand le panneau a besoin d'être nettoyé. La technologie ne fonctionne pas si la poussière est mouillée et boueuse, elle doit donc être déclenchée pour éliminer la poussière avant qu'il ne pleuve, dit Mazumder.
La technologie de Mazumder est l'une des deux approches que la NASA a financées pour nettoyer les panneaux solaires. L'autre fait vibrer tout le panneau pour secouer la poussière. On ne sait toujours pas ce qui s'avérera plus pratique pour les missions spatiales, explique Surampudi, qui a supervisé la recherche sur les deux techniques de dépoussiérage. L'utilisation des vibrations est plus simple et nécessite moins de modifications du panneau solaire, dit-il. Mais il n'élimine pas les particules fines aussi bien que l'approche du champ électrique. Pour les applications terrestres, la technologie de Mazumder devra rivaliser avec d'autres approches potentielles pour nettoyer les cellules solaires sans utiliser d'eau, telles que souffler de l'air dessus ou ajouter une couche antiadhésive.
La technologie des champs électriques pourrait s'avérer simple à produire, explique Mazumder, car de nombreux fabricants d'énergie solaire disposent déjà d'équipements pour déposer des électrodes transparentes, qui généreraient les champs électriques, sur des panneaux. Il dit que la prochaine étape consiste à déterminer s'il sera possible d'atteindre l'objectif des chercheurs de maintenir les coûts de fabrication en dessous d'environ 1% du coût total du panneau solaire. Mais la valeur du système dépendra de la façon dont les panneaux solaires poussiéreux se retrouvent dans différents endroits. Le lavage conventionnel à l'eau, par exemple, fonctionne assez bien pour une grande collection de systèmes de panneaux solaires sur les toits exploités par Southern California Edison, selon le service public.