Porter l’efficacité des réseaux solaires à son maximum

Le 04 avril 2012— Ottawa (Ontario)

Pour beaucoup de chercheurs, le périple du concept au prototype, puis au produit s’avère aussi long qu’ardu, tout en se révélant immensément gratifiant. Parlez-en à Simon Fafard, un ancien chercheur du CNRC, il vous le confirmera.

Il y a près de 10 ans, M. Fafard fondait Cyrium Technologies en vue de mettre au point des piles solaires photovoltaïques reposant sur les points quantiques – des semi-conducteurs si minuscules qu’on ne peut les voir à l’œil nu. À présent, Cyrium propose une gamme d’articles à rendement énergétique élevé aux producteurs d’énergie solaire du monde entier, en partie grâce à un projet de trois ans parrainé par le CNRC, qui a permis à l’entreprise de tester sa technologie.

« L’exercice nous a été d’une très grande utilité », admet M. Fafard en parlant du projet SUNRISE, sigle de Semiconductors Using Nanostructures for Record Increases in Solar-Cell Efficiency (semi-conducteurs recourant aux nanostructures en vue d’une hausse record de l’efficacité des piles solaires). « Le projet nous a permis d’acquérir de l’expérience dans des situations réelles – la chaleur, le froid, la neige, la glace –, toutes sortes de conditions météorologiques. »

Le projet de recherche multidisciplinaire et coopératif SUNRISE misait sur l’expertise et les ressources de la société Cyrium, d’Ottawa, d’Opel International inc., une entreprise du Connecticut, du Centre canadien des technologies résidentielles* et d’étudiants des cycles supérieurs du SunLab de la professeure Karin Hinzer, à l’Université d’Ottawa, ainsi que de l’Université de Sherbrooke. « Nous avons réalisé d’excellents progrès, compte tenu des délais et de tout ce qu’il y avait à faire », a déclaré Frank Shepherd, du CNRC, qui partageait la direction du consortium SUNRISE avec Trevor Hall, de l’Université d’Ottawa. « Le projet peut assurément être qualifié de succès. »

Ce projet couvrait tout, du coulage des assises en béton à l’assemblage d’un système photovoltaïque complexe à très haut rendement, sans oublier la surveillance de sa performance et la mesure de l’électricité produite. Au départ, les puces à pile solaire de Cyrium ont été testées en laboratoire avec des lampes solaires qui, comme le mentionne M. Fafard, ne sont jamais vraiment parvenues à reproduire exactement le spectre lumineux et énergétique du soleil.

Les dispositifs ont été installés dans des unités conçues par Opel qui incluaient des éléments d’optique fonctionnant à la manière d’une loupe, multipliant 500 fois la quantité de lumière irradiant les piles solaires à points quantiques semi-conducteurs créées par Cyrium. En outre, les piles à « triple jonction » de Cyrium captent l’énergie de nombreuses bandes du spectre lumineux, ce que les panneaux solaires usuels ne font pas. Pour accroître la quantité d’électricité produite au maximum, les unités ont été groupées en panneaux puis montées sur un dispositif de poursuite, ou pisteur, à axe double, si bien que l’ensemble des panneaux pivote et s’incline pour suivre le soleil le long de sa course dans le ciel.

Production maximale d’électricité

Le système complet a été érigé sur un socle en béton au Centre canadien des technologies résidentielles (CCTR) où l’on trouve, entre autres, deux maisons identiques, côte à côte, servant à la fois aux essais et comme témoin. Le jour le plus ensoleillé de la période expérimentale, qui a duré 120 jours, le concentrateur photovoltaïque a produit 19,4 kWh d’électricité – avec un pic de 2,18 kW de courant alternatif pendant cinq minutes – soit assez pour répondre à 96 % des besoins en électricité totaux de l’habitation cette journée-là.

« De tels résultats n’ont jamais été atteints au Canada, ni nulle part ailleurs, conclut le rapport final sur SUNRISE, rédigé sous la supervision de MM. Shepherd et Hall. La chose est incroyablement significative, car, maintenant que le monde se tourne vers des sources d’énergie renouvelables, il est capital d’augmenter la quantité d’électricité que les systèmes solaires produisent par unité de surface. »

Selon le rapport, l’approche coopérative est l’une des composantes essentielles expliquant les résultats du projet SUNRISE.

« En termes simples, aucun des partenaires n’aurait atteint ces objectifs s’il avait fait cavalier seul , peut-on y lire. Chacun avait des compétences et des installations particulières complétant celles des autres. Toutes étaient indispensables au succès de l’entreprise. »

SUNRISE n’a pas que prouvé la viabilité de la technologie Cyrium. Il a aidé l’entreprise à mettre en marché une ligne de produits utilisant des piles de taille normale sous le nom commercial QDEC, acronyme qui désigne, en anglais, les piles perfectionnées à points quantiques. M. Fafard affirme que son entreprise en a vendu en Chine, en Europe et aux É.-U. Elle cogne maintenant à la porte d’autres fabricants de systèmes, partout sur le globe.

Le système SUNRISE procure de l’électricité à la maison expérimentale voisine du CCTR.

Pour l’instant, le marché des piles photovoltaïques pour concentrateurs – qui combinent les panneaux à des technologies optiques concentrant l’énergie solaire et à des dispositifs de poursuite – est relativement modeste comparativement à celui des cellules photovoltaïques ordinaires, mais on s’attend à ce qu’il grossisse de façon exponentielle au cours des trois à cinq prochaines années, et Cyrium court une meilleure chance de s’en approprier une part importante notamment grâce aux résultats réalisés dans le cadre du projet SUNRISE.

Pour l’instant, le marché des piles photovoltaïques pour concentrateurs – qui combinent les panneaux à des technologies optiques concentrant l’énergie solaire et à des dispositifs de poursuite – est relativement modeste comparativement à celui des cellules photovoltaïques ordinaires, mais on s’attend à ce qu’il grossisse de façon exponentielle au cours des trois à cinq prochaines années, et Cyrium court une meilleure chance de s’en approprier une part importante notamment grâce aux résultats réalisés dans le cadre du projet SUNRISE.

*Situé à Ottawa, le Centre canadien des technologies résidentielles est exploité conjointement par le CNRC, Ressources naturelles Canada et la Société canadienne d’hypothèques et de logement.

Renseignements : Relations avec les médias
Conseil national de recherches Canada
613-991-1431
media@nrc-cnrc.gc.ca

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