Quel est le potentiel des panneaux solaires flottants?

L’énergie solaire est désormais la source d’électricité la moins chère de l’histoire, selon un rapport de 2020 de l’Agence internationale de l’énergie. Mais il y a quelque chose qui retient cette centrale d’énergie propre: l’espace. Contrairement aux centrales électriques à combustibles fossiles, les fermes solaires ont besoin de beaucoup d’espace pour produire suffisamment d’électricité pour répondre à la demande. La plupart des fermes solaires sont composées de panneaux montés au sol qui occupent des terres qui pourraient être utilisées pour cultiver de la nourriture ou fournir un habitat à la faune.

Bien que l’électricité et l’eau ne se mélangent généralement pas, un nombre croissant de parcs solaires flottants sont déployés dans le monde entier. Les panneaux solaires flottants sur un lac ou un réservoir peuvent ressembler à un accident en attente de se produire, mais des études récentes ont montré que la technologie génère plus d’électricité que les installations solaires sur les toits ou au sol. C’est grâce à l’effet de refroidissement de l’eau sous les panneaux, qui peut augmenter l’efficacité avec laquelle ces systèmes génèrent de l’électricité jusqu’à 12,5%.

Cela dit, les lacs et les réservoirs sont déjà très importants pour les gens et la planète. Bien que ces masses d’eau douce couvrent moins de 1% de la surface de la Terre, elles nourrissent près de 6% de sa biodiversité et fournissent de l’eau potable et l’irrigation des cultures vitales pour des milliards de personnes. Fait inquiétant, le changement climatique a augmenté les températures de surface des lacs dans le monde de 0,34 ° C en moyenne par décennie depuis 1985, encourageant les proliférations d’algues toxiques, abaissant les niveaux d’eau et empêchant le mélange d’eau entre les différentes couches qui se forment naturellement dans les lacs plus grands et plus profonds, affamés. les profondeurs de l’oxygène.

Dans la précipitation à décarboner l’énergie afin de ralentir le réchauffement climatique, le fait de se tourner vers les fermes solaires flottantes pourrait-il simplement ajouter à la pression sur les précieuses réserves d’eau douce du monde? De manière remarquable, dans de nouvelles recherches, nous avons constaté que des fermes solaires flottantes soigneusement conçues pourraient en fait réduire les menaces posées par le changement climatique sur les lacs et les réservoirs.

Avec mes collègues, j’ai utilisé un modèle informatique pour simuler comment les fermes solaires flottantes sont susceptibles d’affecter la température de l’eau du lac. Nos simulations sont basées sur Windermere, le plus grand lac d’Angleterre et l’un des lacs les plus étudiés au monde.

Les fermes solaires flottantes réduisent la quantité de vent et de lumière solaire atteignant la surface du lac, modifiant de nombreux processus qui se produisent à l’intérieur. Comme chaque ferme solaire flottante a une conception différente, nous avons effectué des simulations pour voir comment la température du lac a changé avec plus de 10 000 combinaisons uniques de vitesse du vent et de rayonnement solaire.

Nos résultats suggèrent que les changements de température de l’eau causés par les fermes solaires flottantes pourraient être aussi importants que le changement climatique lui-même, mais dans la direction opposée.

Un parc solaire flottant qui réduit la vitesse du vent et le rayonnement solaire de 10% sur tout le lac pourrait compenser une décennie de réchauffement dû au changement climatique. Les conceptions qui ombrageaient le lac plus qu’il ne l’abritaient, en réduisant davantage la lumière du soleil que le vent, avaient le plus grand effet de refroidissement. L’évaporation est tombée et le lac a été mélangé plus fréquemment, ce qui contribue à oxygéner l’eau plus profonde.

Ces effets peuvent varier en fonction de la profondeur, de la superficie et de l’emplacement d’un lac. Mais les processus écologiques dans les lacs sont les plus affectés par la vitesse du vent et la lumière du soleil, ce sur quoi nos simulations se sont concentrées.

Alors que la plupart de nos simulations ont indiqué une situation gagnant-gagnant pour les lacs et les fermes solaires flottantes, certaines ont suggéré des effets secondaires indésirables. Dans un petit nombre de simulations, nous avons constaté que les fermes solaires flottantes qui réduisaient la vitesse du vent à la surface du lac plus qu’elles ne réduisaient la lumière du soleil pourraient en fait imiter ou amplifier les effets du changement climatique, augmentant ainsi la durée de stratification des lacs plus profonds. Heureusement, nous pensons que la conception soignée des fermes solaires flottantes devrait réduire ces risques.

L’énergie solaire flottante a été multipliée par plus de cent au cours des cinq dernières années, atteignant 2,6 gigawatts de capacité installée dans 35 pays. Si seulement 1% de la superficie de tous les plans d’eau créés par l’homme (qui sont plus faciles d’accès et généralement moins sensibles sur le plan écologique que les lacs naturels) était couvert par des panneaux solaires flottants, cela pourrait générer 400 gigawatts – assez d’électricité pour alimenter 44 milliards de LED. ampoules pendant un an.

Le solaire flottant est susceptible d’apporter une contribution importante à la décarbonisation des approvisionnements énergétiques mondiaux. Dans un coup de chance, nos recherches suggèrent que cela pourrait avoir l’avantage supplémentaire de compenser une partie des dommages causés aux lacs par la hausse des températures.

Pourtant, nos simulations n’ont couvert que les effets physiques du solaire flottant, tandis que d’autres questions restent en suspens. Comment les fermes solaires flottantes interagiraient-elles avec d’autres utilisations du lac, comme le sport ou l’aquaculture? Comment la faune partageant le lac se comporterait-elle? Et quels lacs sont les mieux adaptés pour accueillir une ferme solaire flottante? Le travail pour comprendre pleinement le potentiel de cette technologie ne fait que commencer.