Pour atteindre l’objectif de 82 % d’énergie renouvelable dans le réseau australien d’ici 2030, nous devrons construire beaucoup plus de panneaux solaires.
Mais même si nous accélérons le rythme d’installation des panneaux solaires sur nos toits et dans les fermes à l’échelle du réseau, le monde devient de plus en plus chaud et les conditions météorologiques extrêmes sont de plus en plus fréquentes.
Les panneaux solaires doivent être installés à l’extérieur, exposés à tous les temps. Ils sont conçus pour résister à la chaleur, à la neige, à la pluie et au vent. Mais ils ont des limites. Avec le changement climatique, de nombreux panneaux se dégradent plus rapidement.
Notre nouvelle étude examine les régions d’Australie qui connaîtront les pires conditions de dégradation solaire jusqu’en 2059, et les conséquences sur le coût de l’énergie. Nous avons constaté que les panneaux solaires situés dans le nord chaud et humide de l’Australie se dégraderont le plus rapidement, tandis que les panneaux solaires situés dans l’intérieur aride et les climats plus modérés du sud s’en sortiront mieux.
Pourquoi les panneaux solaires se dégradent-ils ?
Lorsque vous envisagez d’installer des panneaux solaires sur votre toit, la garantie sera probablement un facteur déterminant dans votre choix. La plupart des fabricants de panneaux solaires offrent une garantie de 25 à 30 ans, en vertu de laquelle ils garantissent que la puissance produite ne baissera pas de plus de 20 % au cours de cette période.
La raison pour laquelle la production d’énergie diminue est que les panneaux solaires se dégradent lentement au fil du temps. Mais des climats différents, des matériaux différents et des techniques de fabrication différentes peuvent entraîner une dégradation plus ou moins rapide.
À l’heure actuelle, la technologie solaire dominante est le silicium. Les modules en silicium se dégradent sous l’effet de l’environnement, des variations de tension et des contraintes mécaniques, les plaquettes de silicium étant assez rigides et cassantes. Dans l’environnement, l’humidité, les rayons ultraviolets et la température sont les principales causes de dommages.
Des conditions plus chaudes et plus humides peuvent accélérer la dégradation de plusieurs manières. La carte ci-dessous combine quatre types de dégradation qui, selon nos prévisions, s’aggraveront avec le changement climatique. Il s’agit de
1- délamination : la chaleur et l’humidité peuvent entraîner une perte d’adhérence des liens qui unissent les différentes couches de la cellule
2- décoloration de l’encapsulant : la lumière solaire intense et l’humidité supplémentaire peuvent endommager ou décolorer l’encapsulant, le polymère utilisé pour faire adhérer les couches de la cellule solaire entre elles
3- corrosion du ruban : si le temps est plus humide, il y a plus de chances que l’humidité s’accumule et commence à corroder les connexions internes du ruban de la cellule.
4- défaillance du circuit interne : les cellules solaires subissent des fluctuations de température régulières, quotidiennes et saisonnières. Ces variations de température peuvent, avec le temps, entraîner une défaillance des circuits. Un monde plus chaud ajoutera une tension supplémentaire aux circuits internes, ce qui augmentera le risque de défaillance.
Dégradation des modules photovoltaïques en Australie
L’exposition des modules photovoltaïques (PV) aux conditions environnementales influence leur taux de dégradation. Quelles sont les régions d’Australie les plus vulnérables à la dégradation des modules photovoltaïques en silicium ? Plus la couleur est foncée, plus le taux de dégradation est élevé. Survolez la carte pour voir le taux de dégradation pour les différents modes de dégradation à chaque endroit.
Quelles seront les conséquences du changement climatique ?
Nos résultats prévoient que les taux de dégradation augmenteront dans toute l’Australie jusqu’en 2059, dans le cadre des scénarios d’émissions faibles et élevées établis par le groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC).
Dans un scénario d’émissions élevées, l’énergie solaire se dégraderait deux fois plus vite que dans un scénario d’émissions faibles, en raison de la chaleur supplémentaire. Les fermes solaires produiraient moins d’énergie et devraient peut-être remplacer les panneaux plus souvent en raison de défaillances. En moyenne, cela signifierait une perte d’environ 8,5 % de la production uniquement en raison de la dégradation supplémentaire d’ici 2059. Dans un scénario d’émissions élevées, cela signifierait que l’énergie pourrait coûter 10 à 12 % de plus.
Mais les effets ne seraient pas ressentis de la même manière. Nos résultats montrent que les installations solaires construites dans le nord chaud et humide de l’Australie se dégraderont à l’avenir à des taux particulièrement élevés par rapport au centre aride, où les conditions sont chaudes mais sèches.
Que devons-nous faire ?
La chaleur est le principal facteur de dégradation et de rupture des panneaux solaires en Australie. À mesure que le monde se réchauffe, ce phénomène passera du statut de désagrément à celui de problème très réel.
À l’heure actuelle, très peu de promoteurs solaires prennent en compte le changement climatique lorsqu’ils achètent leurs panneaux. Ils devraient le faire, en particulier ceux qui travaillent dans des régions humides. Ils peuvent être plus prudents lorsqu’ils choisissent l’emplacement d’une nouvelle ferme solaire afin de s’assurer que leurs modules ont moins de chances de tomber en panne à cause de la dégradation.
Pour résoudre le problème, nous devrons intégrer de nouvelles méthodes de refroidissement des panneaux et améliorer les matériaux utilisés. Nous devons également améliorer les processus de fabrication et les matériaux afin d’empêcher l’humidité de s’accumuler à l’intérieur des panneaux.
Ces problèmes peuvent être résolus. La première étape consiste à comprendre qu’il y a un problème.
Cet article traduit en français est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’ article original.
[ Rédaction ]
