LONDRES, Ontario– Des chercheurs de l'Université Western au Canada ont démontré avec succès qu'un système photovoltaïque flottant (FPV)-à support en mousse équipé d'un barboteur d'air-peut fonctionner efficacement pendant les hivers glacials du Canada, en gardant la glace à distance avec une consommation d'énergie minimale.
Le système expérimental, qui a fonctionné sur un étang artificiel de 1 475 m² à London, en Ontario, d'août 2024 à juin 2025, fournit la première preuve empirique que le FPV à base de mousse- peut fonctionner de manière fiable dans les climats glacials. Il s'agit d'une avancée technologique qui pourrait permettre le déploiement de l'énergie solaire flottante dans les régions à climat froid du monde entier.
"Nous avons constaté des différences notables entre les températures mesurées des modules et les modèles de température PV standards en hiver, mettant en évidence la dynamique thermique unique des systèmes FPV plats à dos de mousse", a déclaré Joshua M. Pearce, auteur correspondant de l'étude et directeur du groupe de recherche FAST (Free Appropriate Sustainability Technology) de Western.
Pour résoudre le problème de formation de glace qui a historiquement limité le déploiement du FPV dans des climats froids, l'équipe a développé et validé un modèle de fonte de glace transférable à l'aide d'un système de barbotage à air.
"Nous avons développé et validé un modèle de fonte de glace-transférable utilisant un système de barboteur à air-, maintenant des conditions sans glace-avec une consommation d'énergie négligeable", a déclaré Pearce au magazine pv.
Le système de barbotage d'air déployé a réussi à maintenir une eau libre sans glace tout au long de la saison hivernale, consommant entre 0,02 % (1,9 kWh) et 14,5 % (893 kWh) du rendement énergétique annuel total du système.
Le système de 7 kW se composait de 40 modules photovoltaïques monocristallins semi-flexibles organisés en quatre groupes indépendants de 1,75 kW chacun. Contrairement aux systèmes solaires flottants conventionnels qui reposent sur des pontons en plastique, les modules de l'Université Western ont été directement liés à des dalles de mousse de polyéthylène, leur permettant de flotter à environ 1 cm au-dessus de la surface de l'eau.
Grâce à un modèle de régression analysant les données opérationnelles mesurées, l'équipe de recherche a déterminé que le -système FPV à support en mousse générait 7,7 MWh par an-, ce qui représente jusqu'à 2,7 % d'énergie annuelle de plus que les autres modèles photovoltaïques.
"Nous avons également découvert un avantage assez intéressant en matière de rendement énergétique", a déclaré Pearce. "Le FPV à base de mousse-générait plus d'énergie chaque année par rapport aux autres modèles photovoltaïques, soulignant l'importance d'une modélisation précise de la température pour les systèmes climatiques-froids."
En plus de la production d'énergie, le réseau FPV a démontré un potentiel important de conservation de l'eau. La réduction de l'évaporation du système s'échelonne linéairement avec la couverture de la surface, atteignant une économie d'eau maximale de 927 mètres cubes par an si 50 % de la surface de l'étang est couverte.
"L'étude a également démontré une réduction de l'évaporation basée sur le FPV-pour la conservation de l'eau. Mais le meilleur de tout est que le FPV à base de mousse-était économique tout en résolvant le problème du FPV dans les climats froids", a ajouté Pearce.
D'un point de vue économique, le système FPV à base de mousse-a atteint une valeur actuelle nette positive d'environ 57 000 dollars canadiens dans un scénario de prix de l'électricité élevé (0,55 $ CA par kWh) pour les applications hors réseau-, ce qui donne une période de récupération actualisée de 4,2 ans.
Ces résultats établissent que l'énergie solaire flottante-sous mousse est non seulement une technologie viable pour les opérations en climat froid-, mais également un investissement économiquement attractif.
La recherche a été dirigée par Koami Soulemane Hayibo, doctorant au Département de génie électrique et informatique de Western, sous la supervision du professeur Pearce, dont le groupe de recherche FAST est spécialisé dans la technologie solaire photovoltaïque, le matériel ouvert et les systèmes énergétiques durables.
Le système a en outre été couplé à un système de stockage par batterie au lithium fer phosphate de 10 kWh et à un électrolyseur à membrane échangeuse d'anions (AEM) comme charge principale, démontrant le potentiel du FPV à base de mousse-à s'étendre au-delà de la production d'électricité pour atteindre la production d'hydrogène renouvelable.
Pearce a souligné que les résultats de l'étude sont largement applicables au-delà du cadre expérimental spécifique.
"Pour travailler au Canada, nous avons développé et validé un modèle de fonte de glace transférable-à l'aide d'un système de barbotage à air-", a-t-il déclaré. La nouvelle approche méthodologique permet des opérations FPV de toute nature dans des climats froids où la formation de glace a historiquement limité le déploiement.
La recherche fournit une base solide pour de futures études à plus grande échelle et sur divers plans d’eau, positionnant l’énergie solaire flottante comme une technologie essentielle pour l’expansion de l’énergie durable dans les régions chaudes et froides du monde.
