Des panneaux solaires qui défient l'hiver

Avec un nom comme OLAF, un projet de recherche ne pouvait faire autrement que de toucher à la neige! Mais la reine des Neiges qui vaincra l’accumulation de flocons sur les modules photovoltaïques des panneaux solaires prend ici la forme de l’électricité produite en redonnant l’accès des panneaux aux rayons du soleil. Au cours des trois prochaines années, chercheurs, chercheure, étudiants, étudiantes et partenaires joindront leurs forces respectives pour jouer dans la neige de Sherbrooke à Trois-Rivières en passant par le Nunavut et tenter de trouver des solutions efficaces pour résoudre cette problématique de taille blanche et maximiser la production d’électricité photovoltaïque à moindre coût en milieux enneigés.

L’Université de Sherbrooke, le Centre national de recherche scientifique (CNRS), Stace  et la compagnie multi-énergies TotalEnergies  sont les partenaires de ce projet de recherche d’envergure nommé OLAF. Ils sont appuyés par les organismes subventionnaires InnovÉÉ, via le ministère de l’Économie, de l’Innovation et de l’Énergie, et le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG).

Ce projet, associé à un financement global de l’ordre de 2 M$, vise principalement à mesurer l’impact de l’enneigement sur la production photovoltaïque et à déterminer quelle stratégie pourrait être développée pour maximiser la production d’électricité dans ces conditions particulières. Plusieurs éléments peuvent influencer la production photovoltaïque, dont la technologie de modules photovoltaïques utilisée – monofacial ou bifacial –, le mode d’installation avec un angle d’inclinaison ou non. ou encore les conditions environnementales, comme la température ambiante et l’enneigement. 

De fortes chutes de neige et des températures sous zéro en hiver peuvent effectivement conduire à des pertes de production d’électricité en raison de l’accumulation de neige sur les modules photovoltaïques, ce qui empêche la lumière du soleil d’atteindre la cellule photovoltaïque .

Maxime Darnon

Responsable du projet, le professeur Darnon, chercheur au CNRS et professeur associé à l’Université de Sherbrooke, sera entouré d’une équipe multidisciplinaire composée des professeurs en génie Gwenaëlle Hamon et Sylvain Nicolay, ainsi que du professeur Alexandre Langlois, du Département de géomatique appliquée de la Faculté des lettres et sciences humaines, un habitué du Grand Nord québécois, où auront lieu plusieurs des expérimentations.

Les partenaires joueront un rôle prépondérant dans le développement du projet : TotalEnergies mettra à profit son expérience dans le développement de projets photovoltaïques, et l’entreprise Stace dans la conception de modules photovoltaïques dédiés. Les partenaires appuieront également le projet en participant au transfert technologique et à l’analyse des données et des performances des panneaux photovoltaïques.

Objectifs spécifiques du projet

De l’identification des contraintes liées à l’enneigement sur les outils de mesure jusqu’à la conception de modules photovoltaïques destinés au milieu enneigé, plusieurs étapes devront être réalisées au cours des trois prochaines années.

Le projet permettra de clarifier et de modéliser les interactions entre la neige et les modules photovoltaïques, ce qui nous conduira à mettre en place des outils d’aide à la décision spécifiques aux régions enneigées, à la fois pour la conception des futures centrales photovoltaïques et pour leur opération et maintenance. Il offrira également une opportunité de formation de personnel hautement qualifié dans le domaine du photovoltaïque, qui est en forte demande.

Maxime Darnon

Contribution aux performances énergétiques canadiennes

Le Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat (GIEC) a d’ailleurs indiqué dans son dernier rapport que le photovoltaïque était la technologie au plus fort potentiel de réduction des émissions de gaz à effet de serre et au moindre coût. En ce qui concerne les retombées économiques de la technologie, les projections du marché de l’énergie solaire photovoltaïque mondial sont de 1000 milliards de dollars d’ici l’année 2028.

En raison du coût des technologies photovoltaïques qui n’a cessé de baisser depuis des années et avec son objectif de transiter vers une économie carboneutre en 2050, il y a fort à parier que les années à venir verront l’accélération massive du déploiement de cette technologie à travers l’ensemble du Canada. Selon l’Association canadienne de l’énergie renouvelable (CanREA), le pays devrait déployer annuellement 1,6 gigawatt supplémentaire en énergie solaire commerciale pour respecter le taux de croissance souhaité dans sa vision 2050.

Partenaires et parc solaire

Le projet OLAF s’appuie sur un consortium aux ressources complémentaires avec notamment le laboratoire international LN2, l’Institut interdisciplinaire d’innovation technologique (3IT) et son parc solaire, le Groupe de recherche interdisciplinaire sur les milieux polaires (GRIMP), possédant déjà plusieurs infrastructures dans l’Arctique canadien, STACE, une entreprise manufacturière canadienne qui obtiendra un avantage compétitif significatif grâce au projet, et TotalEnergies, qui place au cœur de sa stratégie le développement des énergies bas carbone.

Pour réussir la transition énergétique et décarboner notre économie, notre gouvernement continue d’investir en recherche et en innovation. La mise en place du projet OLAF va permettre de développer encore davantage l’énergie solaire en milieu nordique, une solution complémentaire dotée d’un grand potentiel pour le Québec.

Pierre Fitzgibbon, ministre de l’Économie, de l’Innovation et de l’Énergie, ministre responsable du Développement économique régional et ministre responsable de la Métropole et de la région de Montréal

Les subventions Alliance du CRSNG appuient les collaborations avec un large éventail de partenaires qui permettent de relever de grands défis prioritaires pour le Canada. Félicitations au professeur Darnon et à son équipe, ainsi qu’à leurs partenaires, pour leur travail concerté visant à produire de nouvelles connaissances grâce à l’étude de l’incidence de la neige sur la production d’électricité au moyen des technologies photovoltaïques et à accélérer l’application des résultats de la recherche.

Alejandro Adem, MSRC, président, Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada

La transition énergétique est l’un des défis sociétaux majeurs auxquels le CNRS ambitionne d’apporter des réponses concrètes grâce aux recherches innovantes et de haut niveau. Nos collaborations scientifiques avec le Canada sont très riches et particulièrement fructueuses. Le laboratoire conjoint LN2 ─ Nanosystèmes et Nanotechnologies ─ avec l’Université de Sherbrooke, l’INSA Lyon, l’École centrale de Lyon et l’Université Grenoble Alpes en est une illustration exemplaire. Nous nous réjouissons de ce nouveau projet qui implique également de la recherche et développement par des entreprises françaises et québécoises.

Alain Schuhl, Directeur général délégué à la Science, CNRS

Stace conçoit et fabrique des modules solaires en opération partout dans le monde y compris dans les climats nordiques. Le projet OLAF permettra de mieux comprendre comment la neige et la glace affectent la performance des modules et quelles options peuvent être envisagées pour atténuer ces effets.

Christian Dubuc, Directeur - Développement solaire, Stace

TotalEnergies développe des projets photovoltaïques dans le monde entier, y compris sous des latitudes dominées par le froid et la neige. Étudier l’impact des conditions climatiques sur les panneaux photovoltaïques est indispensable pour concevoir, construire et opérer des systèmes performants et optimisés afin de rendre l’installation plus compétitive et fournir une énergie fiable et moins chère aux populations des régions concernées. Le projet OLAF nous permettra de développer les outils spécifiques pour améliorer notre offre dans le solaire photovoltaïque et atteindre notre objectif de 100 GW de capacité brute d’électricité renouvelable en 2030.

Benoît Lombardet, Directeur R&D – Électricité, TotalEnergies

InnovÉÉ stimule, accompagne et finance des projets de recherche collaborative en lien avec l’industrie de l’énergie électrique. Notre objectif est de contribuer au renforcement de l’écosystème d’innovation en énergie électrique, d’appuyer les entreprises partenaires dans leurs activités de R&D et de contribuer au rayonnement des établissements de recherche québécois. Nous sommes heureux de pouvoir appuyer le projet OLAF.

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