Les promesses du photovoltaïque à concentration

Start-up spécialisée dans le domaine de l’énergie solaire, Héliotrop  qui a  installé à Cadarache, sur le site du CEA, sa première unité photovoltaïque à concentration (CPV ou Concentrated PhotoVoltaics), montée sur suiveur solaire (« tracker »), baptisée « 900 soleils » implantera un pilote de deuxième génération aux performances accrues (concentration de 1.024 soleils), au cours du quatrième trimestre 2010. Une ultime étape de tests avant la  commercialisation de cette technologie dès 2011 avec pour objectif un prix du kWh inférieur à 0,15 € et 20 % du marché mondial du CPV en 2015.

« Les modules CPV constituent une révolution dans le monde du photovoltaïque : la  technologie très haute concentration Heliotrop permet des coûts compétitifs et un rendement élevé, ce qui rapproche l’électricité solaire de la parité réseau dans les zones à fort ensoleillement » déclare Paul Bellavoine, Directeur Général de la société Heliotrop. « D’ici 5 ans, le marché mondial du CPV devrait peser 3 milliards d’euros et représenter 1 GW, soit plus de 10 % du marché du photovoltaïque ».

Le principe  du CPV qui est le fruit d’une collaboration avec le CEA-Liten, notamment ses équipes de l’INES et  une PME internationale de mécanique, en Vendée, est simple. « Grâce à des lentilles de Fresnel, nous concentrons l’énergie du soleil par 900 sur des cellules III-V triple jonction à haut rendement (37 %) , utilisées depuis quatre décennies sur les satellites  car elles permettent de capturer une partie plus large du spectre de la lumière du soleil» explique Jean-Edouard de Salins, Président d‘Heliotrop. « Chaque unité CPV Génération 1 génère une puissance de 7kW et l’installation de plusieurs centaines d’unités permet donc de créer des centrales solaires de puissance supérieure à 10 MW, l’équivalent de la consommation électrique d’une ville de plus de 15.000 habitants ».  Comparé au CSP (Concentrating Solar Power), le CPV offre une meilleure approche qualitative : un besoin d’eau beaucoup plus faible, une grande flexibilité dans la taille des centrales et un temps de réponse de retour à la production beaucoup plus faible après un passage nuageux.

Des modules CPV montées sur un suiveur solaire deux axes

Nécessitant un ensoleillement direct, les unités d’Heliotrop sont constituées de modules CPV montées sur un suiveur solaire deux axes (fonctionnement en boucle ouverte ou asservie avec capteur vectoriel), qui ajuste son orientation avec la trajectoire du soleil. Elles sont peu sensibles à la chaleur (leur sensibilité est 8 fois plus faible que les panneaux en silicium) et présentent l’avantage de respecter l’environnement : les modules CPV étant montés sur un tracker, donc surélevés, il est possible de partager le terrain avec une exploitation agricole (élevage ovin, culture maraichère, etc.). Ces unités qui sont conçues pour une durée de vie largement supérieure à 25 ans, montrée par des tests de vieillissement accéléré, nécessitent, à puissance égale, moins d’espace qu’une centrale photovoltaïque classique.

« Nos unités CPV contribuent à la baisse du prix des centrales solaires puisqu’une concentration de 900 soleils signifie 900 fois moins de matériau semi-conducteur nécessaire» assure Paul Bellavoine. « Et le rendement total du système dépassera les 27 %, soit environ 2 fois celui des panneaux silicium et 3 fois celui des couches minces» ajoute Jean¬Edouard de Salins. Mais, grâce aux progrès de la recherche, les systèmes à concentration atteindront d’ici quelques années un rendement de l’ordre de 50 %, c’est-à-dire que la moitié de l’énergie provenant des rayons du soleil sera convertie en électricité.