Matériaux, design, stockage… Comment l’énergie solaire compte-t-elle se faire une place au soleil ?

L’énergie solaire monte en puissance au Luxembourg comme dans bon nombre de pays européens. Soutenue par les pouvoirs publics, la filière est également supportée par le monde industriel et les start-up qui investissent massivement dans l’innovation… 

Par Fabrice Barbian

L’énergie solaire a le vent en poupe en Europe. Selon le dernier rapport prévisionnel 2023-2027 publié par SolarPower Europe, en décembre dernier, les États membres ont installé un total combiné de 56 GW au cours des 12 derniers mois, soit trois années de hausse de 40 % d’une année sur l’autre. Pour accélérer encore, l’association avance des préconisations en direction des sphères politiques pour conforter les investissements, lever certains freins (procédures d’autorisation, par exemple), moderniser les réseaux électriques… Les industriels et les start-up sont également à la manœuvre pour alimenter le marché des particuliers en nouveautés et innovations pour une énergie solaire toujours plus performante. 

De nouveaux matériaux

Les leviers pour ce faire sont multiples. L’une des priorités vise à améliorer les rendements des panneaux solaires photovoltaïques (électricité) et thermiques (chaleur) et plus précisément le rendement des cellules solaires. Autrement dit, il s’agit de renforcer leurs capacités à convertir la lumière du soleil. Les recherches et développements portent sur de nouveaux matériaux plus performants que le silicium, comme la pérovskite (associée ou non au silicium), par exemple. Les cellules dites organiques (élaborées à partir de matières organiques carbonées, notamment des polymères et des colorants) font également l’objet de recherches. Elles ont pour intérêt de réduire les coûts de production et l’impact sur l’environnement.

Fabriquer des panneaux solaires plus écologiques est également un objectif prioritaire. Les industriels planchent sur l’utilisation de matériaux alternatifs comme le bois, par exemple, alors que d’autres investissent de manière à augmenter la durabilité des panneaux qui tourne autour de 30 à 40 ans. Des processus visant à recycler des panneaux solaires usagers ou en fin de vie pour en fabriquer de nouveaux en recyclant leurs composants sont aussi en cours d’élaboration. En début d’année, l’entreprise américaine Solarcycle, qui a développé un processus innovant permettant un recyclage optimisé (en sachant que c’est un enjeu pour la filière), a notamment annoncé la création d’une première usine spécialisée dans ce domaine aux États-Unis. À cela s’ajoutent les technologies permettant d’ajuster le positionnement des panneaux de manière à ce qu’ils suivent et se calent de façon optimisée sur les évolutions du soleil. L’intelligence artificielle ouvre d’ailleurs de nouvelles perspectives en matière d’optimisation.

Les panneaux solaires se logent partout dans la maison

À l’amélioration des rendements et de l’empreinte environnementale s’ajoutent les innovations portant sur le design des panneaux. Sur le marché, sont aujourd’hui disponibles des panneaux bifaciaux (ou double face). Outre un avantage d’ordre esthétique puisqu’ils laissent passer la lumière, ils affichent des rendements supérieurs en captant la lumière directe (comme un panneau traditionnel) mais également celle qui se réfléchit sur le sol, du carrelage ou un mur. En matière de design, l’ambition consiste aussi à intégrer les panneaux solaires dans les infrastructures même pour qu’ils ne soient plus des « pièces rapportées ». Cela se vérifie par la mise sur le marché de tuiles solaires qui permettent de concevoir des toitures productrices d’électricité. Différents industriels travaillent au développement de briques solaires transparentes ou de vitres solaires (dont certaines en pérovskite) capables de produire de l’électricité tout en laissant passer la lumière. Des chercheurs planchent sur l’élaboration de panneaux solaires photovoltaïques souples de manière à ce qu’ils puissent s’appliquer sur différents supports sans dénaturer le paysage qui les accueille. 

Le stockage 

Un dernier registre qui capte les investissements pour innover, c’est le stockage de l’énergie produite de manière à ce qu’elle puisse être disponible quand on en a besoin, notamment la nuit ou quand le soleil se fait (ou est) plus rare. Différentes solutions sont étudiées pour optimiser les batteries électriques (résidentielles) actuelles ou développer des alternatives comme les batteries thermiques (chaleur) ou à hydrogène.

Bien entendu, plus encore que l’une ou l’autre de ces innovations, c’est la combinaison de technologies qui permettra de gagner en efficacité, en confort et en performance (y compris sur le plan environnemental) au bénéfice de la vie quotidienne, du pouvoir d’achat et de la planète.

Un peu de science-fiction… 

En 1941, avec sa nouvelle intitulée Raison, l’auteur de science-fiction Isaac Asimov imagine que les hommes captent l’énergie solaire dans l’espace pour ensuite la rediriger sur notre planète. Un peu plus de 80 ans après, des scientifiques planchent sur le sujet. Aux USA, sont testés des procédés visant à équiper des satellites de panneaux solaires et à transférer l’énergie électrique jusque sur la Terre grâce à des ondes à radiofréquence ou bien encore des lasers. La création d’une centrale solaire en orbite de 1 mégawatt a également été évoquée par les Chinois pour 2030. Parmi les projets initiés, il y a aussi celui visant à profiter de l’énergie solaire en déployant d’immenses ballons flottant au-dessus des nuages afin de produire de l’électricité en continu. Au-delà des nuages, l’énergie ne manque pas. L’ESA (Agence spatiale européenne) qui comme d’autres pays à l’image du Japon notamment, planche sur l’installation de panneaux solaires dans l’espace, précise qu’en dehors de l’atmosphère, « la lumière du soleil est jusqu’à 11 fois plus intense que sur le territoire européen, et les centrales solaires spatiales pourraient faire face au soleil 24h/24 et 7j/7 pour capter le maximum de lumière possible ». À noter encore que des recherches sont menées pour produire de l’électricité non pas avec le soleil mais durant la nuit (en mettant à profit les changements de températures jour/nuit) ainsi que les jours de pluie. Cette dernière technologie vise à créer de l’électricité à partir des vibrations occasionnées par les gouttes d’eau qui frappent des panneaux « pluvio-voltaïques ». L’idée n’est pas nouvelle mais des chercheurs chinois auraient récemment mis au point des panneaux qui permettraient d’augmenter de manière importante la production d’énergie via cette technologie.

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