Qu'il s'agisse d'une petite centrale sur le balcon de la maison, d'une puissance de plusieurs kilowatts sur le toit de la maison ou d'un parc solaire de plusieurs hectares à côté de l'autoroute : à terre, le photovoltaïque est un élément de remplacement des sources d'énergie fossiles et se développe de plus en plus. Parallèlement, de nombreux propriétaires souhaitent une plus grande autarcie, c'est-à-dire ne plus dépendre du courant de quai ou d'un générateur diesel. Grâce à la technique LED à faible consommation d'énergie et aux grandes batteries au lithium à chargement efficace, les conditions pour y parvenir se sont nettement améliorées au cours des dernières années.
Cependant, les exigences de confort des navigateurs augmentent également. Les instruments à grands écrans couleur, les pilotes automatiques puissants, les radars, les onduleurs et les multiples équipements multimédias font partie du quotidien à bord, tout comme les réfrigérateurs, voire les congélateurs, et la machine à café 230 volts. Au total, les besoins en énergie des yachts augmentent donc plutôt qu'ils ne diminuent. Des sources de charge supplémentaires sont donc nécessaires. Dans ce contexte, le photovoltaïque a la cote. "Nous assistons à une demande énorme", atteste Arne Gründel de Ferropilot. Le spécialiste de l'électronique distribue les modules du fabricant suédois Sunbeam System.
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Sur terre, la large diffusion fait dégringoler les prix. Un module en verre de 400 watts coûte environ 100 euros, frais de port inclus. Des centrales solaires de balcon complètes avec une puissance solaire de 1.000 watts et un onduleur de 600 watts sont disponibles, prêtes à être branchées, pour 450 euros. Cela correspond à 45 centimes à 2,5 euros par watt. Mais pour une utilisation à bord, les modules en verre bon marché sont au mieux utilisables sur un support d'appareils. Ils sont lourds, sensibles à la casse, impraticables et généralement dotés de cadres en aluminium aux arêtes très vives.
Différents modules solaires pour l'utilisation à bord
Seuls les modules semi-flexibles entrent en ligne de compte comme variante adaptée à l'utilisation à bord. Ceux-ci sont certes composés des mêmes cellules, mais ils coûtent toujours entre 2,7 et 11,0 euros par watt. Cela s'explique d'une part par la suppression de la TVA pour les installations domestiques et d'autre part par les différences dans le nombre de pièces.
Les modules en verre fixes ne sont disponibles que dans quelques tailles et sont produits de manière entièrement automatisée. En revanche, pour les modules semi-flexibles, chaque fabricant fait sa propre cuisine en ce qui concerne le format, le layout et l'équipement des cellules, ce qui fait baisser le nombre de pièces et augmente les coûts de production.
Au premier coup d'œil, il est difficile de distinguer un module à 50 euros d'un modèle de marque dix fois plus cher. En fait, la structure de base des modules est à peu près la même. Les cellules utilisent presque exclusivement des cellules en silicium monocristallin, qui sont intégrées dans un sandwich composé de plusieurs couches de plastique polymère. Mais les similitudes s'arrêtent là. La structure exacte du sandwich a une grande influence sur la durée de vie des modules. Une flexibilité particulièrement élevée n'est pas nécessairement un objectif. En effet, les cellules de silicium d'une épaisseur d'environ 0,16 millimètre sont fragiles et réagissent de manière extrêmement sensible aux charges ponctuelles et aux plis.
Si les modules sont trop souples, les cellules peuvent être endommagées dès leur manipulation lors de l'installation. L'utilisation mobile de modules souples est également problématique. En effet, plus le module est déplacé, plus il y a de chances que les cellules se brisent ou que des problèmes de contact surviennent. Les modules des fabricants de marque sont donc généralement plus rigides.
Le producteur allemand Sunware va encore plus loin. Grâce à une plaque de support supplémentaire en sandwich d'aluminium, le risque de rupture des cellules diminue. De plus, les différences de température inévitables dans le module sont compensées, ce qui augmente la durée de vie des cellules.
Le soleil a une forte influence sur le rendement
À propos de température : les modules solaires s'échauffent fortement au soleil, si bien qu'il n'est pas rare d'atteindre des températures de 70 degrés et plus en été. Cela détériore le rendement, mais entraîne également des problèmes mécaniques : les cellules en silicium ont une dilatation thermique très faible, contrairement au sandwich en plastique qui les entoure. De ce fait, le module travaille beaucoup, les variations de longueur de plusieurs millimètres sont monnaie courante. Les points problématiques sont les connexions électriques des cellules, qui sont alors véritablement pliées et étirées et se cassent souvent. Le risque est d'autant plus grand que le module a peu de renforts et que les connecteurs sont épais.
Les modules dotés de la technique dite multi-busbar sont avantagés, car les différents connecteurs sont plus fins et plus flexibles. De plus, il existe une certaine redondance : en cas de rupture d'un connecteur de cellule, ce n'est donc pas tout le module qui tombe en panne.
Mais beaucoup dépend aussi de la finition, comme le confirme Lasse Hochfeld de Flin-Solar à Kiel : "Nous avons eu quelques problèmes de perte de puissance précoce due à des microfissures et des problèmes de contact avec nos premières séries de modules, bien qu'ils aient été fabriqués en Europe. C'est pourquoi nous avons changé de fournisseur et sommes passés aux connecteurs Multi-Busbar. Les modules actuels sont beaucoup plus robustes".
Avantages et inconvénients des panneaux solaires
Encore un mot sur les cellules. Les modules haut de gamme sont souvent équipés de modèles de Sunpower. Avec un rendement pouvant atteindre 24 %, ces cellules sont souvent considérées comme le nec plus ultra. Mais dans la pratique, Sunpower produit également différentes versions. "Les versions haut de gamme sont tellement chères qu'elles ne sont en fait utilisées que pour des applications spéciales comme la course automobile", explique Julian Schürer, fondateur et directeur de Sunware.
Selon lui, les versions normales ont un rendement d'environ 22 pour cent, il n'y a donc guère de différence avec les cellules traditionnelles. Malgré tout, la cellule Sunpower présente des avantages : grâce à sa face arrière en cuivre relativement massive, elle est mécaniquement plus stable et supporte mieux les variations de température.
"L'un des inconvénients est qu'elle ne peut pas être coupée, il n'est donc possible de réaliser que des modules avec des cellules entières. Avec les cellules traditionnelles, nous pouvons découper la taille individuellement. C'est pourquoi nous n'utilisons pas les cellules Sunpower pour les modules standard", explique Schürer.
Dans l'ensemble, le marché offre actuellement une multitude d'options, y compris des options embarquées. Elles vont du simple sac solaire pour une utilisation mobile au fournisseur d'électricité individuel adapté à la forme du pont, en passant par le module de bastingage pratique ou une capote de spray équipée de cellules solaires.
Technique d'assemblage
Formes de construction
Variantes d'installation pour les modules solaires
Avec leur surface antidérapante, les modules semi-flexibles sont faciles à installer sur le pont - à condition de disposer d'une surface suffisamment grande et à peu près plane. La variante la plus simple consiste à les visser. Le collage demande un peu plus d'efforts. Les versions autocollantes sont idéales, car le revêtement adhésif possède les propriétés adaptées au module et absorbe ainsi également la dilatation thermique. Les masses d'étanchéité à élasticité permanente laissent parfois trop peu de liberté de mouvement au module, et il n'est guère possible de les appliquer sans que de l'air ne soit emprisonné. Lorsque le module se réchauffe au soleil, l'air se dilate. Les ruptures de cellules sont plus fréquentes sur ces collines. Le sprayhood et le bimini peuvent constituer une bonne alternative.
De nombreux fournisseurs proposent des modules adaptés à cet effet. Les modèles robustes sur le plan mécanique sont recommandés, comme les versions renforcées au carbone de Sunbeam System ou les séries TX ou SX de Sunware. Les solutions mobiles sont idéales pour les recharges occasionnelles au mouillage. Grand avantage : les modules peuvent être orientés de manière à ce qu'ils fournissent une puissance maximale et qu'ils ne fassent pas d'ombre. Les "sacs solaires", souvent proposés avec un régulateur de charge, sont particulièrement peu encombrants. Toutefois, le câblage habituel de ces sacs est tout sauf adapté à la navigation et ne résiste guère aux intempéries. Les modules pliables conçus pour une utilisation à bord sont nettement plus robustes. Les solutions suspendues sont la spécialité de Flin-Solar. Avec les modèles Sail et Kite, le fabricant propose des modules qui peuvent être tirés dans le gréement. Cela permet de réaliser des surfaces de modules relativement importantes. Le Flin-Rail, conçu pour le bastingage, est astucieux : il se clipse très facilement sur le passage du bastingage et s'oriente vers le soleil.
