Les panneaux solaires verticaux s’avèrent être une nouvelle solution pour les régions du nord, produisant 20 % d’énergie en plus que les panneaux traditionnels.
Le stade national de football de Norvège abrite une attraction vedette moins connue : 1 242 panneaux solaires répartis sur le toit.
Ce ne sont pas des panneaux de toit plat traditionnels. Les mini panneaux solaires de forme carrée présentent deux caractéristiques clés qui les distinguent de ceux que l’on voit généralement sur les bâtiments : ils sont bifaciaux, c’est-à-dire qu’ils ont deux côtés actifs, et ils sont installés verticalement.
En juin 2024, le stade Ullevaal d’Oslo est devenu le siège de la plus grande installation de panneaux solaires verticaux sur un toit au monde, plaçant le stade à la pointe de l’innovation en matière d’énergies renouvelables.
À première vue, les panneaux semblent fragiles et on pourrait craindre de marcher dessus. Mais lors d’une visite au stade, on apprend vite qu’ils sont incroyablement efficaces pour produire de l’énergie solaire.
Le stade Ullevaal a pour objectif ambitieux de produire au moins 250 000 kilowattheures (kWh) d’électricité par an, soit l’équivalent de l’énergie nécessaire pour alimenter 71 foyers pendant une année entière.
Ces modules solaires verticaux bifaces sont la seule solution capable d’atteindre ces chiffres, notamment dans les régions les plus froides et les moins ensoleillées. Si l’objectif est atteint, le stade agrandira son installation sur d’autres côtés du toit.
Quelle est la différence entre les panneaux solaires verticaux et horizontaux ?
Il peut sembler contre-intuitif de ne pas incliner les panneaux solaires pour qu’ils soient directement face au soleil, car les installations sont généralement orientées pour s’aligner sur la latitude à laquelle se trouvent les bâtiments. Cependant, des études récentes montrent que les panneaux photovoltaïques (PV) verticaux bifaces peuvent surpasser les modèles traditionnels en termes de production d’énergie.
Les scientifiques de l’organisme de recherche néerlandais TNO ont examiné pourquoi cela se produit. Ce n’est pas parce que les panneaux solaires bifaciaux ont deux faces identiques mais opposées, mais parce que les panneaux photovoltaïques inclinés traditionnels ont tendance à surchauffer lorsque la lumière du soleil est trop forte.
« Des températures de fonctionnement plus basses correspondent à des performances accrues », explique Bas van Aken, scientifique au TNO.
« Les panneaux photovoltaïques perdent environ 1 % de leurs performances tous les 2 à 3 degrés Celsius qu’ils réchauffent. Les systèmes photovoltaïques à toit incliné peuvent facilement chauffer jusqu’à 50 degrés, tandis que les systèmes photovoltaïques en champ ouvert voient les panneaux chauffer jusqu’à 25 à 30 degrés de plus que l’air ambiant », ajoute-t-il.
Les panneaux solaires verticaux peuvent produire jusqu’à 20 % d’énergie en plus, ce qui les rend utiles dans les climats aux hivers rigoureux et sombres, où il est crucial de maximiser la production d’énergie pendant les journées plus courtes.
Au stade Ullevaal, les panneaux font face directement au soleil, avec son système photovoltaïque orienté nord-sud pour capter la lumière aux heures de pointe du début de l’après-midi. «Nous avons choisi cette orientation parce que nous voulons produire plus d’énergie en hiver, lorsque les prix de l’électricité sont plus élevés», explique Lise Kristin Sunsby, responsable immobilière du stade.
Le stade utilise des panneaux verticaux développés par la startup norvégienne Over Easy Solar, qui avait testé son invention sur d’autres bâtiments en Norvège avant d’obtenir le contrat pour couvrir le toit de l’arène de football.
Trygve Mongstad, PDG d’Over Easy Solar, travaillait auparavant comme installateur de panneaux solaires et s’est rendu compte que les panneaux photovoltaïques traditionnels peuvent être difficiles à installer sur les toits, car ils sont à la fois lourds et longs à installer. Avec ses nouveaux panneaux verticaux, le processus est plus léger, réduisant les coûts et facilitant la réalisation : « Il nous a fallu quatre jours pour installer toutes ces unités », explique Mongstad.
Les panneaux photovoltaïques verticaux bénéficient également de l’effet albédo, où la neige tombant entre les rangées reflète la lumière du soleil sur les panneaux, augmentant ainsi le rendement énergétique.
En revanche, les panneaux horizontaux ou inclinés nécessitent beaucoup d’entretien et de nettoyage après des tempêtes de neige dans les régions du nord ou des tempêtes de sable dans les climats du sud, qui peuvent bloquer la production d’énergie pendant des journées entières.
Over Easy Solar compte désormais 30 installations solaires dans 11 pays européens, dont l’Espagne et la Suisse. L’entreprise a également observé les performances de son produit dans les régions du sud. « Il fonctionne bien, en particulier lorsqu’il est associé à des toits de couleur blanche, qui sont très réfléchissants et qui sont courants dans les pays plus chauds et plus ensoleillés pour réduire l’absorption de chaleur », note Mongstad.
Quel avenir pour les panneaux solaires verticaux ?
La transformation des lieux publics en producteurs d’énergie est de plus en plus répandue.
L’O2 Arena de Londres, la plus grande salle couverte d’Europe, et le stade Galatasaray de Turquie sont des exemples de la manière dont les lieux de divertissement évoluent vers le développement durable en intégrant des solutions d’énergie renouvelable dans leurs opérations, ce qui les aide également à réduire leurs coûts.
Alors que les villes cherchent à réduire leur empreinte carbone, la demande de solutions d’énergie solaire plus efficaces et peu encombrantes ne se limite pas aux lieux publics.
Ces panneaux peuvent également être combinés avec des toits verts, qui aident les villes à absorber le CO2 et à devenir plus respectueuses de l’environnement – une fonctionnalité impossible avec les panneaux inclinés. En Allemagne, les balcons solaires – de petits panneaux installés sur les terrasses des appartements – deviennent populaires comme moyen de compenser la consommation énergétique individuelle.
Les panneaux photovoltaïques verticaux peuvent également trouver leur place dans les écrans antibruit le long des autoroutes ou dans les fermes. « La petite empreinte (verticale) est favorable, permettant un accès suffisant aux cultures entre les rangées… elle réduit l’ombrage entre les rangées… et elle intercepte également moins de pluie par rapport aux systèmes inclinés classiques », explique van Aken, qui travaille sur un projet pilote agriphotovoltaïque. projet aux Pays-Bas.
Les panneaux solaires verticaux sont une technologie émergente susceptible de jouer un rôle important dans la transition énergétique et d’aider l’UE à atteindre son objectif contraignant de 42,5 % d’énergie renouvelable d’ici 2030.
Selon la Commission européenne, l’intégration de cette technologie peut aider l’Europe à corriger les fluctuations des prix de l’énergie et à assurer une plus grande sécurité énergétique.
Cependant, le PV vertical ne fait pas partie d’une « course au vainqueur ». Mongstad suggère qu’il n’y aura pas de passage des photovoltaïques horizontaux aux verticaux de si tôt ; ce changement est plus susceptible de se produire lorsque les anciennes installations atteignent la fin de leur cycle de vie, auquel cas les entreprises pourraient remplacer les anciens panneaux par des panneaux verticaux.
Seule une combinaison d’inclinaisons – de verticale à horizontale, et d’orientations d’est en ouest et du sud au nord – contribuera à générer une énergie constante tout au long de la journée et à stabiliser davantage les prix de l’énergie à travers le continent.
