Avec la volatilité croissante des marchés électriques européens et l’évolution des modes d’utilisation des sols, de plus en plus de projets commencent à réexaminer la manière dont les systèmes photovoltaïques sont configurés. Par rapport aux structures inclinées traditionnelles, les panneaux photovoltaïques bifaciaux installés verticalement commencent à être appliqués concrètement, notamment dans les projets agrivoltaïques, les clôtures énergétiques et les régions à haute latitude.
En exploitation réelle, les performances ne dépendent pas uniquement du panneau photovoltaïque lui-même, mais aussi de facteurs tels que la réflectivité du sol, les variations saisonnières et la configuration des rangées. Ainsi, des conceptions similaires peuvent produire des résultats sensiblement différents selon les projets. La question du gain réel des systèmes bifaciaux verticaux est donc devenue un sujet d’attention pour l’ingénierie photovoltaïque en Europe.
Sommaire
- Pourquoi les systèmes bifaciaux verticaux attirent-ils l’attention en Europe ?
- Les principaux mécanismes de gain liés à l’installation verticale
- Comment l’environnement et la conception influencent le rendement bifacial
- Dans quels cas envisager des panneaux solaires photovoltaïques verticaux ?
1. Pourquoi les systèmes bifaciaux verticaux attirent-ils l’attention en Europe ?
Ces dernières années, de nombreux projets européens ont commencé à expérimenter de nouvelles configurations d’implantation. Les systèmes bifaciaux verticaux ne sont plus seulement des solutions expérimentales, mais apparaissent progressivement dans les projets agrivoltaïques, l’optimisation des limites foncières et les zones à haute latitude. Certains développeurs les intègrent comme éléments de clôture afin de concilier production d’énergie et utilisation du terrain.
Cette évolution est également liée au contexte des marchés de l’électricité. Lorsque les prix deviennent plus volatils, la répartition temporelle de la production devient aussi importante que le volume annuel. Contrairement aux installations traditionnelles concentrant la production à midi, une disposition verticale permet souvent de maintenir un certain niveau de production le matin et le soir, ce qui suscite un intérêt croissant.
En Europe du Nord et en Europe centrale, certaines observations montrent également qu’en hiver, lorsque l’angle solaire est faible, les conditions d’incidence sur les modules verticaux restent relativement stables. De plus, la neige a moins tendance à recouvrir durablement les panneaux solaires photovoltaïques, ce qui renforce leur performance hivernale.
L’intérêt pour ces systèmes est souvent lié aux facteurs pratiques suivants :
- Recherche de coexistence entre production d’énergie et usage agricole ou foncier limité
- Importance accordée à la production matinale et vespérale et à l’adéquation avec les prix de l’électricité
- Exploration d’une production hivernale plus stable dans les régions à haute latitude
- Volonté d’améliorer le comportement global du système par une configuration différente
Ces réflexions ne signifient pas que les systèmes verticaux remplaceront les solutions classiques, mais qu’ils constituent, dans certains contextes, une option de conception à évaluer.
2. Les principaux mécanismes de gain liés à l’installation verticale
La valeur potentielle d’un système bifacial vertical résulte généralement de la combinaison de plusieurs facteurs. Contrairement aux installations traditionnelles reposant principalement sur l’irradiation frontale, la disposition verticale modifie la manière dont les panneaux photovoltaïques reçoivent la lumière et influence le comportement global du système.
Les gains supplémentaires se manifestent notamment par :
- Une modification de la répartition de la production
Avec une orientation verticale est-ouest, la lumière à faible angle du matin et du soir peut atteindre directement les surfaces latérales. Le système conserve ainsi une production même lorsque les installations traditionnelles sont moins performantes. Cette courbe plus homogène peut présenter un intérêt dans les marchés caractérisés par une forte variabilité des prix. - Une meilleure utilisation de l’irradiation bifaciale
L’installation verticale élargit le champ de réception des deux faces des panneaux photovoltaïques. La lumière diffuse provenant du sol et de l’environnement peut alimenter de manière continue la face arrière. Lorsque les conditions de réflexion sont favorables, cette contribution devient une source significative d’énergie supplémentaire. - L’impact des conditions d’exploitation sur la performance à long terme
La surface des modules étant moins sujette à l’accumulation d’eau ou de poussière, l’effet de nettoyage par la pluie est plus efficace, réduisant certaines pertes liées à l’encrassement. Si cet avantage peut sembler limité à court terme, il peut contribuer à une production plus stable dans la durée.
Globalement, la valeur d’un système bifacial vertical ne réside pas dans une augmentation de la puissance instantanée, mais dans la combinaison de mécanismes permettant d’obtenir un comportement différent de celui des installations traditionnelles.
3. Comment l’environnement et la conception influencent-ils le gain bifacial ?
Dans les projets réels, le gain bifacial n’est pas une valeur fixe. Il varie selon les conditions du site et la conception du système photovoltaïque. Parmi les facteurs déterminants, la réflectivité du sol est souvent considérée comme l’un des plus directs, mais aussi des plus sous-estimés.
Plusieurs études et retours d’expérience en Europe montrent que, dans des conditions de réflexion standard, le gain annuel des panneaux photovoltaïques bifaciaux se situe généralement autour de 10 %. Dans des environnements à forte réflectivité ou enneigés, ce gain peut atteindre environ 20 %, voire davantage.
3.1 Comment les conditions du sol amplifient le gain bifacial
En fonctionnement réel, la réflectivité du sol influence directement le niveau d’irradiation reçu par la face arrière des panneaux photovoltaïques, modifiant ainsi la production globale du système. Les études indiquent qu’une augmentation de la réflexion du sol entraîne une contribution accrue de l’irradiation arrière.
Scénario hivernal : l’effet naturel de la neige
Dans des régions telles que l’Europe du Nord, les Alpes ou certaines zones d’Europe centrale, la neige hivernale peut fortement augmenter la réflectivité du sol. L’irradiation reçue par la face arrière des panneaux photovoltaïques devient alors plus importante, ce qui peut conduire à une production totale supérieure aux attentes habituelles. Certaines analyses indiquent qu’un gain bifacial d’environ 20 % peut être atteint durant les périodes d’enneigement.
Par ailleurs, l’installation verticale réduit le risque de couverture persistante par la neige, facilitant le maintien de la production. Cet aspect constitue un avantage important pour les performances hivernales.
Scénario hors hiver : amélioration artificielle des conditions de réflexion
En l’absence de neige, certains projets améliorent le rendement bifacial en optimisant les matériaux au sol, par exemple :
- Utilisation de gravier blanc ou de galets clairs
- Application de béton clair ou de revêtements réfléchissants
- Maintien de la propreté du sol afin de limiter l’absorption lumineuse
- Traitement du terrain avec des matériaux à haute réflectivité
Lors d’un test réalisé à Milan, l’installation de matériaux réfléchissants sous les modules a permis d’augmenter la production d’environ 20 %. Cela confirme l’impact direct des conditions du sol sur l’irradiation arrière. Il convient toutefois de noter que ces optimisations relèvent d’une conception globale du système et doivent être évaluées en tenant compte des coûts de maintenance et du contexte du projet.
3.2 Configuration des rangées et conditions d’ombrage
Au-delà des conditions du sol, la latitude du site, la trajectoire solaire et l’espacement entre les rangées influencent également les performances des panneaux photovoltaïques.
Lorsque l’espace arrière est limité ou soumis à des ombrages, des différences de production peuvent apparaître même avec des modules identiques. Sur les toitures, la présence d’équipements techniques, d’acrotères ou de zones de circulation rend ce phénomène fréquent.
Dans ces situations, le gain bifacial est souvent inférieur à celui observé en terrain ouvert. Cela souligne l’importance d’intégrer les contraintes d’implantation dans l’évaluation du potentiel du système.
Globalement, les performances d’un système bifacial dépendent davantage de l’adéquation entre les conditions du site et la stratégie de conception que des seules caractéristiques des modules. C’est pourquoi, dès la phase d’étude, les facteurs environnementaux doivent être analysés conjointement avec le design du système.
4. Dans quels cas envisager des systèmes bifaciaux verticaux ?
Les systèmes bifaciaux verticaux ne constituent pas une solution universelle, mais peuvent apporter une réelle valeur dans certains contextes spécifiques. Selon l’expérience des projets européens, cette configuration devient particulièrement pertinente lorsque le site offre une source stable de lumière diffuse ou lorsque l’objectif du projet porte davantage sur la répartition de la production que sur la puissance maximale.
4.1 Dans quelles conditions ces systèmes présentent-ils un avantage ?
Les scénarios suivants méritent généralement une évaluation approfondie :
- Régions à haute latitude ou à fort enneigement hivernal
La neige peut accroître significativement la réflectivité du sol, tandis que l’installation verticale limite l’accumulation sur les panneaux photovoltaïques, contribuant à une production plus stable en hiver. - Projets agrivoltaïques ou sites à usage foncier contraint
La disposition verticale réduit l’impact sur les activités au sol et facilite la compatibilité avec des usages agricoles ou multifonctionnels. - Clôtures photovoltaïques et infrastructures linéaires
Dans des environnements tels que les séparateurs autoroutiers ou les périmètres industriels, les panneaux photovoltaïques verticaux permettent de produire de l’énergie dans des espaces restreints. - Projets soumis à une forte volatilité des prix de l’électricité
Une production plus équilibrée le matin et le soir peut améliorer la valeur de l’énergie produite.
Dans les projets en toiture où l’espace est limité ou les ombrages fréquents, cette configuration n’apporte pas nécessairement d’avantages. Une évaluation basée sur les conditions réelles reste donc indispensable. Une fois le scénario identifié, le choix du type de panneau photovoltaïque influence également les performances du système.
4.2 Quels modules sont les plus adaptés ?
Dans un système bifacial vertical, le type de module doit correspondre aux objectifs du projet. Pour les applications agrivoltaïques ou les clôtures, des panneaux photovoltaïques présentant une certaine transmissivité lumineuse ou un faible niveau d’ombrage peuvent mieux s’intégrer à leur environnement.
Des études européennes indiquent que, dans les systèmes agrivoltaïques, une meilleure répartition de la lumière permet une synergie entre production d’énergie et agriculture, améliorant l’efficacité globale de l’utilisation des sols (EPJ-PV, 2024). Des essais menés par le Fraunhofer ISE ont également montré que, dans certaines conditions culturales, des systèmes semi-transparents pouvaient accroître l’efficacité d’utilisation des terres au-delà de 160 % et augmenter les rendements agricoles d’environ 16 % (Fraunhofer ISE, 2019).
Dans ce contexte, des modules TOPCon à conception partiellement transparente ou semi-transparente suscitent un intérêt croissant. En réduisant l’ombrage frontal, ces panneaux solaires photovoltaïques permettent une distribution plus homogène de la lumière tout en maintenant la production d’électricité.
Il convient toutefois de souligner que ces solutions ne sont pas toujours avantageuses. Leurs performances dépendent notamment des conditions de réflexion du site, de l’espacement des rangées et des objectifs économiques du projet. Le choix relève davantage de l’adéquation entre technologie et environnement que d’une supériorité intrinsèque.
Les systèmes bifaciaux verticaux ne garantissent pas une production plus élevée dans tous les projets. Leur valeur réside surtout dans l’optimisation de la répartition de la production et du comportement global du système dans des conditions spécifiques. Lorsque les caractéristiques du site, l’environnement réfléchissant et la conception sont cohérents, cette approche peut devenir une option pertinente.
Maysun Solar propose au marché européen des solutions de panneaux photovoltaïques basées sur différentes technologies, notamment IBC, TOPCon et HJT, afin de répondre à diverses exigences d’implantation et de conception. Lors de l’évaluation des projets, nous accompagnons nos partenaires dans l’analyse des conditions locales et des objectifs de production afin d’adapter au mieux la sélection des modules.
Références
pv magazine Global. Bifacial solar modules shine in snowy environments. 23 May 2022.
https://www.pv-magazine.com/2022/05/23/bifacial-solar-modules-shine-in-snowy-environments/
European Commission Joint Research Centre. PVGIS — Photovoltaic Geographical Information System.
https://joint-research-centre.ec.europa.eu/pvgis
Fraunhofer ISE. Photovoltaics Report. 2024.
https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/photovoltaics-report.html
Fraunhofer ISE. Agrophotovoltaics: High harvesting yield in hot summer of 2018. 2019.
https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-media/press-releases/2019/agrophotovoltaics-hight-harvesting-yield-in-hot-summer-of-2018.html
European Physical Journal Photovoltaics. Agrivoltaic systems and land-use efficiency analysis. 2024.
https://www.epj-pv.org/articles/epjpv/full_html/2024/01/pv20230076/pv20230076.html
International Energy Agency (IEA PVPS). Trends in Photovoltaic Applications 2023.
https://iea-pvps.org/trends-reports/
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