Tendances futures de la technologie solaire et des batteries

L'urgence de la lutte contre le changement climatique n'a jamais été aussi grande, les données récentes confirmant que nous vivons les années les plus chaudes jamais enregistrées.

Face à cette situation, les chercheurs et les innovateurs développent un large éventail de technologies de pointe pour lutter contre le réchauffement de la planète. Les technologies liées aux énergies renouvelables progressent de manière significative, l'énergie éolienne et solaire représentant une part croissante de la production mondiale d'électricité.

Plus récemment, en 2023, les sources renouvelables ont franchi une étape importante en représentant 30 % de la production mondiale d'électricité. 

L'avenir de l'énergie solaire dans le secteur résidentiel est prometteur, plusieurs tendances clés étant à l'origine de sa croissance. Les progrès dans l'efficacité des panneaux solaires et la technologie des batteries rendent les systèmes solaires plus efficaces et accessibles, permettant aux propriétaires de stocker l'énergie excédentaire pour l'utiliser pendant les périodes non ensoleillées.

L'intégration de technologies intelligentes, telles que l'IA, optimise l'utilisation et la gestion de l'énergie, améliorant ainsi les performances du système.

En outre, les politiques et incitations gouvernementales favorables continuent de rendre l'énergie solaire plus abordable, ce qui encourage son adoption à grande échelle

 

Optimiser les énergies renouvelables grâce au stockage de l'énergie

• Développement de technologies de batteries avancées telles que les batteries lithium-ion et les batteries à flux spécialement conçues pour le stockage de l'énergie solaire.
   
• Ces batteries offrent une densité énergétique plus élevée, une durée de vie plus longue et des capacités de charge/décharge améliorées pour une utilisation efficace de l'énergie solaire stockée.
   
• Des progrès dans les systèmes de gestion des batteries pour mieux contrôler et optimiser le stockage de l'énergie en fonction de la demande, des conditions du réseau ou de la tarification en fonction de l'heure d'utilisation.
   
• Des politiques gouvernementales, des incitations et des programmes de soutien plus favorables sont attendus pour le déploiement à grande échelle des systèmes solaires plus stockage.

Panneaux solaires transparents 

• Les panneaux solaires transparents utilisent la technologie photovoltaïque (PV) pour produire de l'électricité tout en maintenant la transparence et la transmission de la lumière.
   
• Permettre une intégration transparente dans les éléments architecturaux tels que les fenêtres et les façades des bâtiments.
   
• Permettre aux structures de produire de l'énergie renouvelable sans compromettre l'esthétique ou la visibilité.

L'essor des panneaux solaires intelligents 

• Intégration de capteurs, de capacités de l'internet des objets (IdO) et de technologies intelligentes dans les panneaux solaires. Cela ouvre la voie à un écosystème énergétique interconnecté et intelligent.
   
• Permet une surveillance, une maintenance et une optimisation supérieures des performances des panneaux solaires. Exploite l'analyse des données et l'automatisation pour ajuster l'orientation, suivre l'ensoleillement et résoudre les problèmes de manière proactive pour un rendement maximal.
   
• Solar trackers adjust the angle and orientation of solar panels to follow the sun's path, maximizing sunlight exposure and energy yields.

Panneaux solaires à haut rendement 

• Les panneaux solaires de la prochaine génération, tels que les cellules tandem (combinant différents matériaux) et les cellules en pérovskite, promettent des taux d'efficacité plus élevés.
   
• Les panneaux solaires bifaciaux peuvent capter la lumière du soleil à la fois par l'avant et par l'arrière, ce qui augmente la production d'énergie.
   

Systèmes solaires à haut rendement

• Développement de panneaux solaires souples et légers pouvant être intégrés dans diverses applications et surfaces incurvées.
   
• Potentiel pour les vêtements solaires, les panneaux intégrés aux véhicules et les systèmes photovoltaïques intégrés aux bâtiments (BIPV).
   
• Développement d'onduleurs avancés pour améliorer l'efficacité, la qualité de l'énergie et l'intégration au réseau des systèmes d'énergie solaire.

Solutions avancées de stockage de l'énergie

Les dernières avancées dans le domaine de la technologie des batteries au phosphate de fer-lithium (LFP) visent à améliorer la densité énergétique, la sécurité et la longévité.

Les innovations comprennent l'utilisation de la nanotechnologie pour améliorer les performances des électrodes, des électrolytes à l'état solide pour renforcer la sécurité et des systèmes de gestion des batteries plus efficaces.

Ces développements visent à rendre les batteries LFP plus compétitives dans les applications de stockage d'énergie, y compris les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie résidentiels.

 

Impact potentiel de ces innovations sur le paysage industriel et énergétique

Accélérer la transition vers les énergies renouvelables

Bon nombre des innovations mises en évidence visent à améliorer l'efficacité, la rentabilité et l'extensibilité des sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie solaire et l'énergie éolienne. Les avancées dans des domaines tels que :

• Cellules solaires photovoltaïques (PV) à haut rendement utilisant des pérovskites et des conceptions bifaciales.
   
• La technologie la plus récente dans le domaine des batteries au phosphate de fer lithié (LFP) comprend des électrolytes à l'état solide pour la sécurité et des systèmes de gestion de batterie avancés pour améliorer la densité énergétique, la longévité et les performances globales.
   
• Solutions de stockage de longue durée comme les batteries à semi-conducteurs et les batteries à flux.

Ces technologies peuvent faire baisser le coût de la production et du stockage des énergies renouvelables, ce qui les rend plus compétitives par rapport aux combustibles fossiles et accélère la transition vers un bouquet énergétique à faible teneur en carbone. 

Améliorer la flexibilité et la résilience du réseau

Les innovations dans les technologies de réseaux intelligents, les systèmes de gestion de l'énergie et le stockage à l'échelle du réseau sont essentiels pour intégrer dans le réseau des parts plus importantes de sources d'énergie renouvelables variables telles que le solaire et l'éolien. Des solutions telles que :

• Gestion du réseau assistée par l'IA pour l'équilibrage de l'offre et de la demande.
   
• Prévisions avancées pour réduire l'incertitude de la production variable d'énergie renouvelable.
   
• Stockage d'énergie de longue durée pour la flexibilité du réseau.

Les technologies telles que Moduly, qui intègrent un système de stockage d'énergie prêt à l'emploi, la centralisation et l'optimisation de l'énergie résidentielle, permettent aux réseaux électriques de devenir plus flexibles, résilients et capables de gérer l'intermittence des sources renouvelables, garantissant ainsi un approvisionnement énergétique fiable à mesure que nous nous éloignons des centrales électriques traditionnelles de base.

Améliorer l'efficacité énergétique

L'accent est mis sur le développement de technologies et de solutions qui améliorent l'efficacité énergétique dans divers secteurs, des bâtiments aux processus industriels.

Des innovations telles que les capteurs IoT, les systèmes de contrôle intelligents et les analyses d'optimisation de l'énergie peuvent réduire de manière significative le gaspillage et la demande d'énergie, en complément des efforts de déploiement des énergies renouvelables. 

Atténuer l'impact sur l'environnement

Les technologies telles que Moduly, qui aident les services publics à donner la priorité à la production d'énergie à partir de sources renouvelables en réduisant les besoins en combustibles fossiles de pointe, ont un impact important sur les émissions de gaz à effet de serre. 

Combinées à une pénétration accrue des énergies renouvelables, les innovations en matière de stratégies de stockage et de gestion de l'énergie pourraient jouer un rôle crucial dans la réalisation des objectifs d'émissions nettes zéro.

Permettre de nouveaux modèles d'entreprise

De nos jours, des innovations apparaissent dans différentes dimensions, notamment de nouveaux modèles d'entreprise, de nouvelles conceptions du marché et de nouveaux cadres réglementaires. 

Ces développements peuvent débloquer de nouvelles sources de revenus, encourager les investissements dans les projets d'énergie renouvelable et créer un écosystème qui soutient la croissance des technologies et des services liés à l'énergie propre.

En conclusion, ces tendances indiquent une évolution significative et accélérée vers les sources d'énergie renouvelables dans la production mondiale d'électricité, avec une croissance particulièrement forte de l'énergie éolienne et solaire au cours des dernières années. 

Bien qu'il existe des défis en matière de financement, d'évolutivité et d'intégration dans les infrastructures existantes, les innovations évoquées ont le potentiel de transformer profondément la manière dont l'énergie est produite, distribuée et consommée au niveau mondial.

En surmontant ces obstacles grâce à la poursuite de la recherche, des investissements et des politiques de soutien, on pourrait accélérer la transition vers un paysage énergétique plus durable, plus résilient et à faible émission de carbone.

 

Sources:

1. Victoria, Marta, et al. "Solar photovoltaics is ready to power a sustainable future." Joule 5.5 (2021)
2. Hegedus, Steven S., and Antonio Luque. "Status, trends, challenges and the bright future of solar electricity from photovoltaics." Handbook of photovoltaic science and engineering (2003)
3. https://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2024/01/19/revolutionizing-the-energy-landscape-innovations-in-climatetech-startups-and-renewable-energy-technologies/?sh=33e6e469e45c