D’après pv magazine International
Des chercheurs de l’Université de Salerne et de l’Université de Naples Federico II en Italie ont développé un nouveau design de système photovoltaïque pour des stades de taille petite à moyenne. Le système repose sur la combinaison de modules métalliques de toiture avec des panneaux photovoltaïques légers et flexibles, et il serait doté d’une construction légère et de « propriétés de rigidité remarquables ». « La structure déployable utilisée pour activer le mécanisme de suivi du soleil a été conçue de manière à pouvoir être facilement appliquée sur des stades existants, a expliqué l’auteur principal de l’étude, Fernando Fraternali, à pv magazine. Elle peut être appliquée à toute toiture de stade en connectant correctement le câble bus à une structure de support superposée à la toiture existante. »
Dans l’article « A tensegrity structure for a solar stadium roof with sun-tracking capability », publié dans Thin-Walled Structures, l’équipe de recherche décrit le design proposé comme un système de tensegrité de classe 4, où l’intégrité de la structure dépend de l’équilibre des éléments de tension.
Elle a également précisé que la structure de toiture présentée dans l’étude est le V-expander, qui fait référence à l’utilisation d’une barre rigide en forme de V dans une structure de tensegrité. « Le V-Expander original a été introduit par René Motro dans son célèbre manuel comme un système en forme de V composé de huit barres disposées en deux ensembles distincts de quatre barres, de longueurs égales, a-t-il expliqué. Notre variante est une structure de tensegrité de classe 4 composée de huit barres et de sept câbles. »
La couverture de toit photovoltaïque proposée repose sur des modules métalliques de toiture triangulaires avec des panneaux photovoltaïques à suivi du soleil. Le mouvement qui active le mécanisme d’inclinaison est déclenché par un treuil situé à un endroit approprié et par l’ajustement de la longueur de repos du câble bus, permettant un mouvement avec une consommation d’énergie apparemment très faible.
« La stratégie de suivi du soleil utilise une technique d’actionnement par tensegrité, contrôlée par l’ajustement de la longueur de repos d’un câble bus connecté aux tirants, ont déclaré les chercheurs. Ce mécanisme permet aux plaques de toit légères, recouvertes de bandes photovoltaïques, de s’incliner de manière optimale pour une absorption maximale de l’énergie solaire. Les bandes photovoltaïques peuvent être fabriquées à partir de cellules à film mince amorphe, de cellules photovoltaïques organiques ou de panneaux photovoltaïques flexibles. De plus, des panneaux photovoltaïques plus standard peuvent être utilisés, à condition que leur poids soit correctement pris en compte dans l’analyse structurelle. »
L’approche proposée serait censée augmenter la capacité de production d’énergie électrique annuelle du toit solaire de jusqu’à 54 % par rapport à un toit solaire à pente fixe. « La stratégie de suivi du soleil localement variable est particulièrement efficace pendant les mois d’hiver, avec des augmentations de la production d’énergie pouvant atteindre jusqu’à 80 %, ont souligné les chercheurs. Au repos, la structure de levage se comporte comme un système léger de tensegrité. »
Le groupe de recherche a indiqué que le système pourrait être davantage optimisé en déployant ses sous-unités avec différents angles d’inclinaison ou en utilisant des suiveurs solaires à deux axes. « D’autres améliorations de la stratégie de conception du stade solaire pourraient inclure l’adoption de cellules solaires en silicium à haut rendement, qui offrent des rendements de jusqu’à 27 % – 28 %, ainsi que l’utilisation de cellules bifaciales, a-t-il conclu. De plus, le concept de stade en tensegrité peut être agrandi pour des stades de grande taille. »
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