Seul le discours prononcé fait foi

Contribution de FMB au projet Solar Impulse

Les recherches à Mont-Soleil et au Jungfraujoch livrent de précieux renseignements

Monsieur Jakob Vollenweider, directeur, et Monsieur Rudolf Minder, directeur de recherche de la Société Mont-Soleil. Exposé à l’occasion de la présentation faite au Jungfraujoch, le 16 janvier 2009, sur les tests de cellules solaires.

Mesdames, Messieurs, Le 11 janvier 2008, sol-E Suisse SA, la filiale de BKW FMB Energie SA (FMB), a mis officiellement en service la plus haute centrale solaire du monde au Jungfraujoch. Malgré des conditions climatiques extrêmes, aucune perturbation notable n’a été enregistrée durant cette première année d’exploitation, ce qui témoigne de la qualité de la conception de l’installation et des composants utilisés. En outre, le Jungfraujoch s’est révélé être un site de recherche idéal, notamment du fait des possibilités de collaboration avec sa station de recherche de haute montagne de renommée mondiale. Grâce à cette station, et au centre d’essai international de photovoltaïque de la société Mont-Soleil, FMB a tous les atouts en main pour soutenir efficacement le projet Solar Impulse en tant que fournisseur de services officiel. Observation des cirrus à Mont-Soleil En 2005, des études ont été entamées pour mettre en évidence l’influence des cirrus sur le rayonnement solaire et, par voie de conséquence, sur les performances des modules solaires. Si elles ont été ciblées sur les cirrus, c’est que ces minces voiles translucides formés de cristaux de glace qui flottent, suivant les latitudes et les saisons, à une altitude située entre 6 et 15 kilomètres, sont les seules formations nuageuses susceptibles d’altérer les performances de l’avion solaire en projet. Il faut savoir par ailleurs que la réduction (de 10 à 20 %) du rayonnement solaire induite par les cirrus peut avoir une incidence variable sur le rendement des cellules photovoltaïques en fonction du type de cellule utilisé. Il y a donc là un potentiel

2

d’optimisation à prendre absolument en considération pour les applications extrêmes, dont fait indiscutablement partie Solar Impulse. Recherches en laboratoire sur des systèmes MPPT En 2006, trois systèmes MPPT (Maximum Power Point Tracker) différents ont été évalués dans le détail en collaboration avec le laboratoire de photovoltaïque de la HTI de Berthoud. Les systèmes MPPT sont des appareils électroniques spéciaux qui « traquent » en permanence le point de fonctionnement optimum des modules solaires et maximisent ainsi le flux d’énergie entre les cellules et les batteries. Ils doivent être les moins lourds possibles tout en présentant un rendement maximal. Les dispositifs évalués ont été testés dans une chambre climatique permettant de reproduire les températures extrêmes rencontrées dans les airs. Les tests ont fait ressortir des différences de performance significatives entre les trois systèmes et livré de précieux renseignements pour l’optimisation de la gestion de l’énergie sur Solar Impulse. Tests de modules solaires au Jungfraujoch Les recherches sur les modules solaires de Solar Impulse ont commencé en 2007. Les cellules de ces modules devront satisfaire à des exigences bien particulières et bien plus élevées que celles posées aux applications terrestres. Elles devront remplir les trois conditions principales suivantes : •

avoir un rendement élevé (la surface des ailes étant limitée, elle doit être exploitée au maximum) ;

•

fonctionner dans des conditions d’ensoleillement et de température extrêmes ; et

•

posséder un poids très faible.

C’est sur la base de ces exigences que le choix s’est porté sur les cellules proposées par la société californienne Sunpower. Contrairement aux cellules solaires traditionnelles, dont la face supérieure est en partie occupée par des lignes de contacts réduisant la surface active, les cellules solaires Sunpower sont fabriquées selon un procédé spécial, qui permet de placer l’ensemble des contacts sur la face arrière et, donc, d’exploiter la totalité de la surface exposée. Ces « Cellules solaires contact arrière » sont fabriquées à partir de silicium monocristallin de première qualité et de moins de 200 µm d’épaisseur. Ce sont elles déjà qui, dans une ver-

3

sion antérieure, alimentaient le véhicule Honda vainqueur du World Solar Challenge en 1993 ainsi que Helios, l’avion solaire télécommandé de la NASA. Les connaissances et les expériences acquises à Mont-Soleil au fil des dernières années ont été utilisées pour mettre au point un dispositif de mesure. Ce dernier a été installé au Jungfraujoch en décembre dernier, et mis en service dans la foulée. La station de recherche du Jungfraujoch, qui est exploitée par l’université de Berne, offre cette possibilité unique de tester les cellules solaires prévues pour Solar Impulse dans des conditions qui, sans être totalement identiques aux conditions de vol qui seront celles de l’avion solaire, s’en approchent beaucoup. En effet, ces cellules seront soumises à la fois à des températures glaciales et à des rayonnements solaires très importants, avec une forte proportion d’ultraviolets. Elles seront ainsi bien plus fortement sollicitées que les cellules des installations solaires classiques situées à basse altitude. Les tests réalisés au Jungfraujoch ont les objectifs suivants : •

déterminer la puissance et le rendement des cellules dans différentes conditions de température et d’ensoleillement ;

•

observer les effets de l’exposition sur les cellules solaires et leurs propriétés électriques ; et

•

comparer les cellules-tests aux cellules solaires classiques installées au Jungfraujoch.

Le dispositif de mesure comporte un module-test constitué de 24 cellules ainsi qu’une cellule de référence servant à mesurer le rayonnement. Les mesures sont enregistrées en continu par un appareil de saisie des données. Les premiers résultats confirment les chiffres annoncés par le fabricant : les cellules présentent effectivement un rendement supérieur à 22 %. L’évaluation des mesures permettra notamment, courant 2009, une comparaison avec la centrale solaire installée en 2007 sur la façade du Sphinx à partir de cellules de la marque Kyocera. Il est prévu que le dispositif de mesure reste en service quelques mois encore. Période durant laquelle les données seront analysées et transmises régulièrement aux ingénieurs de Solar Impulse. À travers ce programme de tests, FMB contribue à la réussite du projet d’avion solaire de Bertrand Piccard et, par là-même, au développement durable de l’énergie photovoltaïque.