D’après pv magazine International
Une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) en Australie a étudié les effets des panneaux solaires photovoltaïques en toiture sur les températures urbaines, les bilans énergétiques et la demande de refroidissement. Leur étude s’est concentrée sur Lyon, en France.
Les résultats ont été publiés dans l’article « Urban photovoltaics reshape radiative–convective fluxes and cooling energy demand in cities » (Le photovoltaïque urbain reconfigure les flux radiatifs-convectifs et la demande énergétique de refroidissement dans les villes), dans la revue Solar Energy. Des chercheurs de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud en Australie, de l’Université Savoie Mont Blanc en France et de l’Université de Calcutta en Inde ont participé à cette étude.
« À la lumière des résultats variés et parfois contradictoires dans la littérature, il est clair que les impacts environnementaux des systèmes photovoltaïques en toiture dans les milieux urbains sont multifactoriels et fortement dépendants du contexte, notent les chercheurs. En utilisant une configuration urbaine réaliste pour Lyon, ce travail vise à améliorer la compréhension de la manière dont l’intégration de ces systèmes affecte à la fois la dynamique thermique et énergétique sur les cycles jour/nuit.
L’équipe a utilisé des simulations haute résolution avec le modèle WRF (Weather Research and Forecasting), avec une stratégie de domaines imbriqués comprenant trois domaines : un domaine externe avec une résolution de 3,5 km, un deuxième à 1,17 km, et un domaine urbain interne d’environ 390 m. Les données de couverture terrestre combinaient des points du jeu de données Copernicus Global Land Cover (CGLC) avec des classifications de zones climatiques locales (LCZ).
Réchauffement localisé en journée
Les scénarios ont examiné des taux de couverture en toiture de 25 %, 60 % et 100 %. Dans tous les cas, les panneaux PV ont été modélisés avec un albédo de 0,11, une émissivité sur la face supérieure de 0,79, une émissivité sur la face inférieure de 0,95 et un rendement de conversion de 0,19. La profondeur des cellules était fixée à 6,55 mm, avec un coefficient de température de 0,0045 °C. Les simulations ont été effectuées pour deux périodes : du 14 au 20 août 2023 et du 26 au 31 mars 2023.
Les résultats ont montré qu’avec une couverture de toiture à 100 %, les systèmes PV en toiture induisaient un réchauffement localisé en journée, augmentant les températures de l’air en surface jusqu’à 0,72 °C. Avec une couverture de 25 % et 60 %, les températures de l’air à 2 mètres ont augmenté respectivement de 0,2 °C et 0,48 °C. La nuit, cependant, les panneaux ont produit un effet de refroidissement : les températures de l’air en surface ont diminué jusqu’à 0,42 °C avec une couverture totale, 0,3 °C à 60 %, et 0,27 °C à 25 %.
« En termes de performance des bâtiments, les systèmes PV en toiture ont réduit les températures de surface des toits en journée d’environ 2,09 °C en moyenne pour une couverture totale, ce qui s’est traduit par une réduction de près de 5 % de la demande de climatisation pendant la journée », expliquent les scientifiques.
Cependant, la réduction du refroidissement radiatif nocturne a entraîné une légère augmentation des températures de surface des toits de 1,61 °C, augmentant légèrement les besoins de refroidissement nocturnes. « Il est important de noter que l’électricité produite par les systèmes photovoltaïques a permis de compenser significativement la consommation : à 100 % de couverture, les panneaux ont produit en moyenne 227,7 Wh/m², compensant 85,9 % de la demande totale quotidienne de climatisation, estimée à 265,1 Wh/m² », concluent-ils.
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