Le Québec à l’avant-garde des technologies solaires les plus performantes

Les automobilistes qui empruntent le boulevard de l’Université ont vu apparaître ces derniers jours un équipement de recherche inusité et imposant sur le terrain du 3IT, dans le Parc innovation. Il s’agit d’un concentrateur solaire, une structure de 8 m de hauteur qui comprend un jeu de miroirs sophistiqué d’une superficie d’environ 100 m². Cet équipement permettra de mener des recherches sur l’énergie solaire de demain, notamment en créant des cellules photovoltaïques plus efficaces. Éventuellement, certaines technologies profiteront de la concentration des rayons lumineux ainsi que de la chaleur qui s’en dégage pour maximiser le potentiel énergétique du soleil.

L’Université de Sherbrooke a récemment fondé le Centre collaboratif canadien sur la photovoltaïque concentrée (4CPV), qui compte parmi ses partenaires principaux l'Université d'Ottawa et le groupe PROMES du CNRS, en France. Il s’agit d’un des plus importants centres de recherche universitaire au monde dans le domaine de la photovoltaïque concentrée.

«Le 4CPV est le seul groupe universitaire canadien ayant l’expertise pour fabriquer des cellules multijonctions CPV ayant des efficacités nettement supérieures à 30 %, soit le double de l’efficacité des systèmes les plus répandus sur le terrain», dit le professeur Vincent Aimez, du Département de génie électrique et de génie informatique, membre du 4CPV.

«L’installation du concentrateur dote nos chercheuses et chercheurs d’un outil de très haut niveau et place l’Université de Sherbrooke parmi les grandes institutions mondiales de la recherche sur l’énergie solaire, affirme Jacques Beauvais, vice-recteur à la recherche de l’UdeS. Les découvertes en matière d’énergies renouvelables sont sur le point de transformer nos sociétés à de nombreux égards. Nous comptons jouer un rôle de premier plan dans l’émergence des prochaines technologies d’avant-garde qui diminueront notre dépendance aux énergies fossiles.»

Une technologie rentable

«L'énergie solaire concentrée est actuellement séparée en deux grandes familles», explique le professeur Richard Arès, du Département de génie mécanique. «D’une part, on trouve la génération de puissance solaire concentrée (CSP), qui transforme la lumière d’abord en chaleur et qui peut générer ensuite de l'électricité par des techniques thermodynamiques. D’autre part, la photovoltaïque concentrée (CPV) vise à concentrer la lumière solaire sur des cellules photovoltaïques. Le 4CPV possède une expertise de calibre international en CPV et développe également des projets dans la combinaison des deux approches grâce à des systèmes hybrides thermiques et photovoltaïques», poursuit-il.

Les chercheurs du 4CPV mènent des projets en vue principalement de réaliser des systèmes photovoltaïques de haute performance en optimisant toutes les composantes. Le groupe de recherche comprend des experts couvrant le savoir-faire au niveau du matériau, de la nanofabrication, de la modélisation de la gestion thermique, de l’optique et des systèmes complets.

«Cette complémentarité d’expertise est essentielle pour pouvoir travailler étroitement avec l’industrie sur des problématiques qui les concernent directement, sans nécessairement chercher à obtenir, par exemple, une nouvelle cellule solaire “record du monde” en laboratoire, mais plutôt un système dont on peut démontrer l’efficacité sur le terrain», souligne Vincent Aimez.

«Le CPV est la technologie photovoltaïque dont les performances évoluent le plus rapidement de toutes, ajoute Richard Arès. C'est déjà la technologie photovoltaïque la plus rentable pour les régions très ensoleillées, comme le Sud-Ouest des États-Unis, l'Australie ou le pourtour de la Méditerranée.» Cela dit, les professeurs Aimez et Arès ajoutent que le Québec dispose des meilleurs atouts pour briller parmi les meilleurs dans le déploiement de l’industrie de l’énergie solaire.

Le Québec en bonne position

Au Québec, le potentiel solaire est nettement supérieur à celui de l’Allemagne, il y a donc un bon potentiel technologique, avance Vincent Aimez. «L’omniprésence de l’hydroélectricité est un avantage majeur pour l’intégration d’énergies renouvelables sur le réseau, car les barrages peuvent moduler leur production en fonction de l’offre issue de sources renouvelables (comme l’éolien ou le solaire), dit-il. Par ailleurs, le tissu industriel canadien et québécois, mais aussi la région Estrie-Montérégie, possèdent des ressources industrielles tout à fait pertinentes dans le domaine de l’énergie solaire concentrée, et nous sommes très heureux de collaborer avec ces partenaires pour le développement de technologies de haute performance.»

De plus, ajoute Richard Arès : «Les avantages fiscaux en R-D au Québec figurent parmi les meilleurs au monde. Le Québec est aussi bien nanti en ressources naturelles pertinentes pour le solaire.» Il cite en exemple les métaux spéciaux, le silicium, la présence d’alumineries ou l’expertise en transport d'électricité depuis des régions éloignées.

Occasions pour les étudiants

La présence du 4CPV offre aux étudiantes et étudiants des cycles supérieurs des possibilités de recherche exceptionnelles qui mettent à profit des compétences transversales en génie électrique, mécanique et civil, et même en génie chimique pour le stockage d’énergie.

«Les étudiants de notre groupe ont ainsi l’occasion de bénéficier d’installations de pointe, notamment au 3IT, qui dispose d’une infrastructure unique pour la réalisation de cellules CPV. Ils ont également la possibilité d’interagir avec plusieurs domaines du génie, pour ainsi développer des compétences multidisciplinaires qui seront essentielles pour les besoins industriels grandissants dans le domaine des technologies vertes», conclut Vincent Aimez.