Une avancée innovante dans le domaine de l'ingénierie solaire

Le gros problème de poussière dans le secteur solaire

Le marché de l'énergie solaire a connu une croissance accélérée ces dernières années, le secteur ayant enregistré une baisse rapide des coûts de 85 % au cours de la seule dernière décennie.1

« Les pertes de transmission globales dues à l’encrassement sont de 3 à 4 %, ce qui a coûté au monde entre 4,1 et 7,2 milliards de dollars en 2023. »

– Centre Fraunhofer pour le photovoltaïque au silicium (CSP)

Bien que l'énergie solaire soit de plus en plus accessible, le secteur reste confronté à des défis et à des difficultés de croissance. Un problème étonnamment épineux affecte la conversion de l'énergie solaire à l'échelle mondiale : la poussière sur les panneaux. Appelé dans le secteur « l'encrassement » des panneaux solaires, ce problème courant touche les parcs solaires de toutes les régions du monde. La production d'électricité photovoltaïque (PV) est entravée par la poussière et d'autres particules qui s'accumulent à la surface des panneaux, entraînant des pertes de transmission du rayonnement de 2 à 50 %, selon la région où se trouve le parc solaire2. En 2019, le Centre Fraunhofer pour le photovoltaïque au silicium (CSP) a calculé que les pertes de transmission dues à l'encrassement s'élevaient à 3 à 4 % à l'échelle mondiale, ce qui devrait coûter entre 4,1 et 7,2 milliards de dollars en 20233.

1 Perspectives du secteur des énergies renouvelables pour 2022. Deloitte, mars 2022.
2 Perte de puissance due à l'encrassement des panneaux solaires : une étude. Maghami et al., Universiti Putra Malaysia, juin 2016.
3 Évaluation technico-économique des pertes dues à l'encrassement et des stratégies d'atténuation pour la production d'énergie solaire. Ilse et al., Centre Fraunhofer pour le photovoltaïque au silicium CSP, septembre 2019.

Le coût lié à un excès de poussière et de polluants

Même si la réponse peut sembler simple : nettoyer les panneaux, cette solution s'avère coûteuse en termes :

Énergie

D'énergie nécessaire au fonctionnement des équipements de nettoyage. Étant donné que les panneaux solaires se refroidissent la nuit et recueillent la rosée le matin, la poussière et les autres polluants atmosphériques se fixent solidement à la surface des panneaux, ce qui rend leur élimination difficile sans recourir à des équipements de nettoyage robotisés très puissants. Ces équipements peuvent s'avérer coûteux, tant en énergie qu'en argent, et le processus de nettoyage lui-même peut être néfaste pour l'environnement.

D'argent

Le Laboratoire national des énergies renouvelables du Colorado, aux États-Unis, estime qu’« un nettoyage ponctuel d’un parc solaire de 10 mégawatts – qui fournit suffisamment d’électricité pour alimenter 2 000 foyers pendant une journée – peut coûter environ 5 000 dollars »4. Si un parc de 10 MW faisait nettoyer ses panneaux une fois par mois, il devrait prévoir un budget annuel de 60 000 dollars.

Notre client possède et exploite plus de 45 parcs solaires composés de milliers de panneaux, situés dans des régions du monde très humides où l'air contient des quantités considérables de poussière et de polluants. L'équipe d'ingénieurs devait trouver un moyen d'empêcher les panneaux d'être recouverts de poussière collante afin d'améliorer le taux de conversion énergétique de leurs parcs solaires. Elle s'est tournée vers Goldfire, un produit d'Accuris sur lequel elle comptait régulièrement pour des tâches telles que la disposition et l'installation des panneaux solaires, afin de voir s'il pouvait également l'aider dans ce domaine.

4 scientifiques spécialistes du soleil s'attaquent à un problème de poussière. Laboratoire national des énergies renouvelables. Avril 2021.

Le Problème

Le client :
, une entreprise de premier plan dans le secteur des énergies renouvelables qui exploite plus de 45 parcs solaires à travers le monde

Les utilisateurs :
, VP de l'innovation, ingénieurs concepteurs, recherche et développement

Ils Se Sont Adressés à Accuris pour Relever les Défis Suivants :

• Trouver dans la nature une solution qu'ils pourraient reproduire dans leurs créations : c'est une priorité pour leur entreprise.
• La recherche d'informations pertinentes prenait beaucoup de temps et s'avérait infructueuse. L'équipe effectuait des recherches manuelles, parcourant les documents un par un pour trouver une réponse.
• Le manque d'expertise spécialisée dans des domaines scientifiques tels que la biotechnologie, la botanique et le biomimétisme rendait difficile de savoir où chercher la réponse.
• Les moteurs de recherche traditionnels affichaient une liste de mots-clés en fonction de la requête, mais sans aucun contexte
• Il y avait de fortes chances que l'équipe passe à côté d'un élément important en raison des considérations susmentionnées.

La Solution

Goldfire s'appuie sur des technologies de pointe en matière d'apprentissage automatique et de traitement du langage naturel, qui lui permettent de relier des informations issues de divers secteurs et disciplines, à l'instar du cerveau humain qui établit des liens cognitifs.

Grâce aux capacités de recherche cognitive de Goldfire, l’équipe s’est tournée vers le monde végétal pour trouver une réponse. Elle a mis au jour des informations pertinentes issues de multiples disciplines d’ingénierie et domaines scientifiques. En l’espace de deux jours, Goldfire a mis en évidence une découverte majeure dans un article de 2019 traitant des surfaces superhydrophobes, ce qui a conduit l’équipe à la réponse qu’elle cherchait. Dans cette publication, les auteurs évoquaient la capacité de la feuille de lotus à s'auto-nettoyer, en repoussant les gouttelettes d'eau, la saleté et d'autres particules grâce aux protubérances cireuses à plusieurs échelles présentes sur ses feuilles. Ce phénomène est connu sous le nom d'« effet lotus ».

L'équipe a ensuite repéré un deuxième article datant de 2015 décrivant un revêtement transparent superhydrophobe pouvant être utilisé comme peinture sur les voitures, les équipements maritimes, les éoliennes… et les panneaux solaires. S'inspirant des propriétés chimiques du lotus, un fabricant avait mis au point ce revêtement superhydrophobe qui imitait l'effet lotus, créant ainsi un mécanisme d'autonettoyage pour toute surface sur laquelle il était appliqué. Une fois appliqué sur un panneau solaire, les gouttelettes d'eau et les particules de poussière roulaient simplement sur le panneau, au lieu de s'y accrocher et de s'y incruster.

Notre client a mené cette étude à l'aide de Goldfire, en s'appuyant sur les connaissances accumulées par la nature au fil de milliards d'années pour réaliser une avancée innovante dans le domaine des énergies alternatives et renouvelables.

• La recherche cognitive alimentée par l'IA de Goldfire guide l'utilisateur vers la réponse. Elle va au-delà d'une simple liste de mots-clés : elle établit des liens entre des ensembles de connaissances disparates en s'appuyant sur le contexte et la sémantique, en passant au crible les informations et en extrayant les éléments pertinents, à l'instar du cerveau humain.
• Grâce à l'apprentissage automatique et au traitement du langage naturel, le système analyse la requête dans son contexte dans six langues différentes, fournissant ainsi des réponses et des informations pertinentes dans tous les secteurs d'activité.
• L'indexation des publications scientifiques et techniques à l'échelle mondiale, dans tous les secteurs d'activité et toutes les disciplines de l'ingénierie permet aux utilisateurs de trouver plus facilement et plus rapidement les réponses qu'ils recherchent.

Les Résultats

Notre client a trouvé la réponse qu'il cherchait dans les deux jours suivant le début de ses recherches. Sans Goldfire, il lui aurait fallu des semaines, voire des mois, pour trouver cette réponse. Grâce aux brevets indexés par Goldfire, l'équipe de recherche a identifié un fabricant de peinture reproduisant l'effet lotus et a transmis cette information à son équipe produit, qui a pu ensuite appliquer ces connaissances à ses produits existants.

Avec Accuris, l'Équipe de Recherche :

• A gagné un temps précieux, économisé de l'énergie et réduit ses coûts en tirant parti de la puissance de l'IA avec Goldfire
• A identifié une méthode d'auto-nettoyage présente dans la nature qui pourrait s'appliquer à leur problème
• A identifié un fabricant de revêtements superhydrophobes, qui a optimisé son processus pour résoudre le problème et intégrer cette solution à son produit existant
• Cela a permis de gagner plusieurs semaines de travail d'ingénierie, qui ont pu être consacrées à d'autres défis, tels que la conception de parcs solaires et la réduction du délai de rentabilisation pour leurs nouveaux sites
• Ils ont testé et validé une nouvelle méthode fiable de recherche avec Goldfire, qu'ils pourraient appliquer à d'autres projets innovants et à des gammes de produits liés aux énergies renouvelables

À propos d'Accuris

Accuris est une entreprise technologique axée sur l'ingénierie qui génère 500 millions de dollars de chiffre d'affaires annuel récurrent grâce à des solutions de gestion des données et des flux de travail basées sur l'intelligence artificielle. Depuis plus de 60 ans, les ingénieurs s'appuient sur nos données et notre technologie pour innover et résoudre des problèmes, réduisant ainsi leur temps de conception de 70 % et multipliant par cinq la réduction des défaillances de produits et de processus.

Nous travaillons avec plus de 6 000 clients à travers le monde et 650 000 utilisateurs finaux dans le domaine de l'ingénierie, répartis dans plus de 100 pays et des dizaines de secteurs d'activité, notamment l'aérospatiale et la défense, l'énergie, le développement durable, la construction, l'architecture et bien d'autres encore.

Accuris collabore avec plus de 400 organismes de normalisation afin de soutenir leur mission d'intérêt général, en vous facilitant l'accès à 2,3 millions de normes techniques pour favoriser l'innovation et le progrès à travers le monde. Accuris vous offre une technologie intégrant tout le savoir-faire nécessaire pour vous permettre de bâtir un monde meilleur.