L'impact du stationnement des voitures photovoltaïques au soleil sur la température intérieure et la charge de la climatisation

Des recherches menées par des scientifiques de l'Université de Lisbonne au Portugal ont mis en lumière un problème important concernant les véhicules intégrant des modules photovoltaïques (PV) : l'impact du stationnement de ces voitures au soleil pour les recharger et l'augmentation ultérieure de la température intérieure. . Cette augmentation de température demande alors plus de puissance au système de climatisation (AC) pour atteindre des niveaux confortables pour le conducteur.

Les chercheurs ont reconnu ce « dilemme de stationnement » et ont entrepris de comprendre les propriétés thermiques d'une voiture de tourisme dans des conditions estivales typiques. Leur objectif était d'explorer les performances thermiques du véhicule lorsqu'il était garé au soleil.

Pour mener leur expérience, les scientifiques ont utilisé une Alfa Romeo 156, une voiture de taille moyenne avec un extérieur gris clair et un intérieur en cuir noir. Ils ont installé un instrument de mesure de l'irradiation solaire sur mesure sur le toit de la voiture et un thermomètre infrarouge a été placé sur la console de changement de vitesse pour mesurer la température intérieure.

Les chercheurs ont collecté des données sur l'irradiation extérieure et les températures intérieures et extérieures dans différentes conditions d'ombre et à différents moments de la journée. Ils ont garé la voiture à l'ombre de 7h00 jusqu'à midi environ, puis l'ont exposée à la lumière directe du soleil de midi jusqu'à 20h00.

L'expérience II consistait à chauffer l'habitacle de la voiture à l'aide d'un radiateur électrique couplé à un ventilateur pendant que la voiture était garée à l'ombre. L'expérience a duré environ une heure, avec le chauffage réglé sur une puissance moyenne de 500 W.

La température initiale de la cabine et de l'extérieur était de 21,5°C. Les chercheurs ont observé une croissance linéaire de la température de l’habitacle au fil du temps, avec un total de 390 Wh nécessaires pour augmenter la température de 3°C. Une pente d'environ 4°C/heure a été obtenue après ajustement des points de données.

En utilisant les résultats des deux expériences, les chercheurs ont développé un modèle thermique simplifié du véhicule, prenant en compte le gain solaire et le gain de chaleur. Ils ont utilisé un ensemble d'équations pour analyser l'impact du temps de stationnement sur la production photovoltaïque et la charge supplémentaire de climatisation.

L'étude a révélé que l'effet sur la charge de climatisation est substantiel pour les véhicules avec une faible capacité photovoltaïque installée. Le temps de stationnement critique, qui représente le temps minimum nécessaire à la production photovoltaïque pour dépasser la charge supplémentaire de climatisation, s'est avéré être d'environ 2 heures pour un système photovoltaïque de 0,5 kW.  Cependant, pour les systèmes d'une capacité installée supérieure à 0,8 kW, le stationnement au soleil a systématiquement un impact positif sur l'autonomie du véhicule.

Les chercheurs soulignent la nécessité d'explorer davantage ce concept, en particulier avec les véhicules réels équipés de systèmes photovoltaïques intégrés au véhicule (VIPV).  Ils suggèrent également d'examiner le concept de bus alimentés à l'énergie solaire, offrant ainsi l'opportunité d'étendre les avantages de l'intégration photovoltaïque aux transports publics.

En conclusion, cette recherche souligne l'importance de prendre en compte l'impact du stationnement des voitures photovoltaïques au soleil sur la température intérieure et la charge de climatisation qui en résulte. Comprendre ces dynamiques peut éclairer la conception et la mise en œuvre de systèmes photovoltaïques dans les véhicules, améliorant ainsi leurs performances et leur autonomie.