Comment les panneaux solaires interagissent avec leur environnement désertique ?

L’installation de panneaux solaires sur les toits est devenue une pratique courante à travers le monde, mais la production d’énergie s’avère bien plus économique et efficace dans les fermes solaires à grande échelle. Cependant, la construction de ces vastes installations dans les habitats désertiques, où la faune et la flore locales sont extrêmement sensibles aux variations de température et d’humidité, soulève des questions concernant leurs impacts environnementaux. Comment les fermes solaires affectent-elles ces écosystèmes fragiles, et inversement, comment les conditions désertiques influencent-elles le rendement et la durabilité des installations solaires ?

Une étude récente, publiée dans « Advances in Atmospheric Sciences », a été menée par le professeur Carlos Coimbra de l’Université de Californie à San Diego. Il y détaille les échanges thermiques entre les panneaux des fermes solaires et leur environnement. Cette analyse permet d’examiner les effets thermiques des centrales solaires sur les habitats désertiques et, de manière réciproque, l’influence de ces habitats sur les performances des panneaux solaires.

Le domaine émergent de la météorologie énergétique

Le travail de Coimbra s’inscrit dans le cadre de la météorologie énergétique, un domaine qui englobe tous les effets que le climat peut avoir sur la production, la transmission et la distribution d’énergie. Dans l’étude de Coimbra, cependant, l’attention se concentre uniquement sur la génération d’énergie solaire, élargissant le spectre habituel pour inclure non seulement l’impact de la météo sur les centrales solaires, mais aussi l’impact inverse de ces centrales sur l’environnement local.

La capacité de calculer les balances thermiques des panneaux solaires, en fonction de leurs composants matériels, permet de dériver des relations entre des variables dépendantes du flux difficiles à mesurer, comme les coefficients moyens de transfert de chaleur par convection et les flux radiatifs vers et depuis les panneaux. Ces relations peuvent ensuite être exploitées par des mesures ou des estimations de modèles pour fournir une image plus complète et cohérente des effets thermiques des fermes solaires sur l’environnement local.

De plus, l’étude propose une méthode pour classifier les microclimats régionaux en termes de profondeur optique effective de l’atmosphère nuageuse. Cette classification peut fournir des informations précieuses pour la conception, le site et la gestion des centrales solaires, complétant les valeurs moyennes mensuelles, quotidiennes ou horaires de la couverture nuageuse ou des indices de clarté pour le rayonnement de courte durée.

Réponse aux préoccupations environnementales

Le professeur Coimbra a souligné l’importance de répondre aux préoccupations et aux critiques rencontrées par l’industrie solaire avec une science solide. Il a indiqué : « Il nous incombe, au sein de la communauté de recherche sur l’énergie solaire, de répondre aux préoccupations et aux critiques que l’industrie solaire rencontre avec la meilleure science possible. Il est possible que l’impact thermique net des grandes centrales soit minimal, voire bénéfique, mais les résultats contradictoires rapportés dans la littérature scientifique indiquent la nécessité d’étudier le problème sous l’angle des balances thermiques fondamentales. »

En ce sens, le travail présenté dans cette publication vise à encourager les ingénieurs solaires et les météorologistes énergétiques à approfondir leurs recherches sur les impacts environnementaux des grandes installations solaires. Cette analyse sert de point de départ pour ceux qui souhaitent explorer de nouvelles opportunités de recherche dans la météorologie énergétique appliquée aux fermes solaires.

Légende illustration : Une ferme solaire dans le désert. Crédit : Coimbra Research Group, 2018

Article : ‘Energy Meteorology for the Evaluation of Solar Farm Thermal Impacts on Desert Habitats’ / ( 10.1007/s00376-024-4242-3 ) – Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences – Publication dans la revue Advances in Atmospheric Sciences

Source : UC San Diego