Nouvelles

Apr 06, 2024

Déneiger et alimenter : des chercheurs étudient les moyens d'augmenter l'énergie solaire dans les climats enneigés

La vie sur la péninsule de Keweenaw offre une courte fenêtre météorologique pour les activités estivales, mais des options d'énergie solaire toute l'année, écrit la chercheuse Ana Dyreson, professeure adjointe de génie mécanique.

La vie sur la péninsule de Keweenaw offre une courte fenêtre météorologique pour les activités estivales, mais des options d'énergie solaire toute l'année, écrit la chercheuse Ana Dyreson, professeure adjointe de génie mécanique. Dans ce blog invité, elle met en lumière les efforts déployés dans le centre d'essai régional le plus au nord du pays pour améliorer les performances photovoltaïques dans les climats froids.

Quiconque a passé un hiver à Michigan Tech peut comprendre les observations du Dr Isaacs. Seuls ceux qui peuvent naviguer dans une saison de neige qui dure d'octobre à mai peuvent s'épanouir ici, que ce soit en skis, en raquettes, en motoneige ou grâce à leurs propres compétences de conduite intrépide. Pour chaque défi, une solution peut être trouvée par ceux qui sont suffisamment courageux et entreprenants pour l’essayer.

Il en va de même pour la création de systèmes électriques résilients et adaptatifs dans les climats froids. Les technologies telles que les panneaux solaires photovoltaïques, qui ont d'abord proliféré dans les climats ensoleillés, deviennent de plus en plus courantes dans les climats enneigés. Si les ingénieurs peuvent adapter la conception des systèmes, l’énergie solaire peut être optimisée pour notre climat. Les leçons que nous apprenons ici avec la neige extrême sont utiles à d’autres endroits qui reçoivent régulièrement de la neige.

Alors que certains ont tendance à penser à l’énergie solaire à plus petite échelle – pour les maisons ou les entités individuelles – environ 65 % de la capacité solaire aux États-Unis est à l’échelle industrielle. L'énergie solaire photovoltaïque (PV) constitue la plus grande catégorie technologique dans les nouvelles installations à grande échelle aux États-Unis, et la croissance de ce secteur ne devrait que s'accélérer dans les décennies à venir.

Les installations photovoltaïques à grande échelle et d’autres tendances macroéconomiques telles que la décarbonation et l’électrification sont des tendances mondiales. Cependant, je crois que leur succès dépend de la manière dont les concepteurs prennent en compte les caractéristiques spécifiques des climats régionaux et les barrières sociales à l'échelle communautaire.

La conception de systèmes photovoltaïques pour les climats froids, aux latitudes élevées et enneigés – en particulier pour réduire la durée pendant laquelle les systèmes photovoltaïques sont recouverts de neige – constitue un défi régional important. Mes recherches portent sur la manière d'améliorer les performances en hiver et de comprendre l'impact des pénétrations élevées de l'énergie solaire photovoltaïque sur le système électrique.

En tant que professeur adjoint de génie mécanique à Michigan Tech, je dirige le Great Lakes Energy Group. Le travail du membre du groupe Ayush Chutani, titulaire d'un doctorat. étudiant, illustre notre mission. Les recherches de Chutani se concentrent sur l'ombrage de la neige, qui décrit la condition qui se produit lorsque la neige sur les panneaux est suffisamment épaisse pour empêcher l'énergie solaire photovoltaïque de produire de l'électricité. Il cherche à optimiser la conception des systèmes solaires photovoltaïques à suivi à axe unique afin de minimiser l'ombrage de la neige, augmentant ainsi la quantité d'énergie qu'un système photovoltaïque peut produire au cours d'un hiver.

Dans les grandes installations solaires, les panneaux solaires sont soit à inclinaison fixe, ce qui signifie qu'ils ne bougent pas du tout, soit à suivi sur un seul axe, soit à suivi sur deux axes. Les systèmes de suivi à axe unique, actuellement l'option la plus courante pour les nouvelles installations, tournent automatiquement tout au long de la journée d'est en ouest, en suivant le soleil. Les systèmes de suivi à deux axes peuvent se déplacer sur l’axe nord-sud ainsi que d’est en ouest, offrant ainsi une production d’énergie plus élevée à un coût plus élevé.

Quel que soit le type de suivi, lorsque la neige recouvre une grande centrale solaire, il n'est pas aussi pratique ou facile de l'enlever que pour un petit système résidentiel. Notre groupe de recherche voit une opportunité de réduire l'ombrage de la neige sur les systèmes de suivi à un seul axe en modifiant la position des panneaux, en optimisant le suivi afin d'éliminer l'accumulation de neige. Nous observons la couverture neigeuse et les conditions ambiantes en temps réel pendant le suivi des panneaux. Comment le positionnement encourage-t-il la neige fondante à tomber des panneaux ? Comment pouvons-nous optimiser la position du déneigement en tenant compte de la vitesse du vent, de l’irradiation et de la température ?