Photovoltaïque à suivi solaire : une solution révolutionnaire pour les stades

Dans une avancée significative vers des solutions énergétiques durables pour les installations sportives, des chercheurs de l'Université de Salerne et de l'Université Federico II de Naples, en Italie, ont conçu un système photovoltaïque (PV) innovant, spécialement conçu pour les stades de petite et moyenne taille. Cette conception révolutionnaire présente une approche novatrice de l'exploitation de l'énergie solaire dans l'architecture des stades.

Le nouveau système photovoltaïque est un mélange harmonieux de modules de toiture métallique et de panneaux photovoltaïques légers et flexibles. L'une de ses caractéristiques les plus remarquables est sa construction légère, associée à une rigidité « exceptionnelle ». Selon Fernando Fraternali, auteur correspondant de l'étude, la structure déployable conçue pour activer le mécanisme de suivi solaire a été minutieusement conçue. « La structure déployable du mécanisme de suivi solaire a été conçue de manière à permettre une application aisée aux stades existants », a-t-il déclaré à pv magazine. « Elle s'intègre parfaitement à n'importe quelle toiture de stade en connectant correctement le câble bus à une structure porteuse placée sur la toiture existante. »

Dans leur article intitulé « Une structure de tenségrité pour un toit de stade solaire avec capacité de suivi du soleil », publié dans la prestigieuse revue Thin-Walled Structures, l'équipe de recherche a approfondi les détails de leur projet. Ils l'ont classé comme un système de tenségrité de classe 4, où l'intégrité structurelle repose sur l'équilibre des éléments de tension.

Les chercheurs ont approfondi la structure du toit, appelée « V-Expander ». Ce terme désigne l'intégration d'une entretoise rigide en V dans la structure de tenségrité. « Le V-Expander original, tel qu'il a été présenté par René Motro dans son célèbre manuel, est un système en V composé de huit barres disposées en deux groupes distincts de quatre barres chacun, tous de longueur égale », ont-ils expliqué. « Notre variante est une structure de tenségrité de classe 4 composée de huit barres et de sept câbles. »

La toiture photovoltaïque proposée repose sur des modules métalliques triangulaires, chacun équipé de panneaux photovoltaïques à suivi solaire. Le mouvement d'inclinaison est déclenché par un treuil positionné stratégiquement à un endroit approprié. En ajustant la longueur restante du câble bus, le système peut se déplacer avec une consommation d'énergie remarquablement faible.

« La stratégie de suivi du soleil utilise une technique d'actionnement par tenségrité, régulée par l'ajustement de la longueur restante d'un câble bus relié aux entretoises », ont expliqué les chercheurs. « Ce mécanisme permet aux plaques de toiture légères, recouvertes de bandes photovoltaïques, de s'incliner de manière optimale pour une absorption maximale de l'énergie solaire. Les bandes photovoltaïques peuvent être fabriquées à partir de cellules à couches minces amorphes, de cellules photovoltaïques organiques ou de panneaux photovoltaïques flexibles. Des panneaux photovoltaïques plus conventionnels peuvent également être utilisés, à condition que leur poids soit soigneusement pris en compte lors de l'analyse structurelle. »

L'approche proposée est censée augmenter considérablement la capacité annuelle de production d'énergie électrique du toit solaire. Comparée à un toit solaire à pente fixe, elle peut augmenter la production d'énergie jusqu'à 54 %. « La stratégie de suivi du soleil à variation locale s'avère particulièrement avantageuse en hiver, entraînant des augmentations de la production d'électricité allant jusqu'à 80 % », soulignent les chercheurs. « Au repos, la structure de levage fonctionne comme un système de tenségrité léger. »

Le groupe de recherche estime que le système présente un potentiel d'optimisation important. Il suggère que le déploiement de ses sous-unités avec des angles d'inclinaison variables ou l'utilisation de suiveurs solaires à deux axes pourraient améliorer ses performances. « D'autres améliorations à la stratégie de conception du stade solaire pourraient inclure l'adoption de cellules solaires en silicium à haut rendement, pouvant atteindre des rendements allant jusqu'à 27 % à 28 %, ainsi que l'intégration de cellules bifaciales », concluent-ils. « De plus, le concept de stade de tenségrité peut être étendu aux stades de grande taille, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives en matière de solutions énergétiques durables pour l'industrie du sport. »