Bientôt des centrales solaires aériennes accrochées à des ballons d’hélium ?

Illustration générée par IA.

Certains ont imaginé monter des panneaux solaires sur des cerfs-volants. Aujourd’hui, des chercheurs présentent un ballon photovoltaïque gonflé à l’hélium qui pourrait aider à alimenter en électricité surtout les régions reculées.

Certaines régions du monde ne sont pas les plus adaptées à la production d’énergie solaire. Les régions du nord, par exemple, où de la neige peut se déposer sur les panneaux photovoltaïques. C’est notamment pour contourner ce problème que des chercheurs de l’université de Mälardalen, en Suède, soutenus par d’autres en Chine, ont développé une solution innovante : le balloon-integrated photovoltaic system (BIPVS).

Le ballon — qui ressemble plus à un dôme — est rempli d’un mélange d’air et d’hélium qui permet de l’envoyer dans les airs. Juste assez haut pour l’affranchir de l’ombre des arbres et des bâtiments. Constitué d’un matériau transparent, le ballon capte la lumière du soleil qui lui arrive de toutes les directions et commence à la concentrer. Le socle du dôme est, quant à lui, composé d’un matériau réellement conçu pour concentrer cette lumière afin de limiter la taille de la cellule solaire à suspendre en dessous sans sacrifier l’efficacité de l’ensemble.

Des ballons qui produisent de l’électricité en altitude

Installées sur le socle du ballon, les cellules photovoltaïques en tellurure de cadmium (CdTe) à couche mince sont protégées de la pluie, de la neige, du grésil ou encore de la grêle. Et les chercheurs ont ajouté au système des modules de stockage et de contrôle pour gérer le flux d’énergie. Le tout est stabilisé grâce à 4 câbles. Mais aussi, relié au sol par un câble électrique.

En cas de surexposition au soleil, le ballon est équipé d’un système d’échappement qui permet d’éviter les surpressions. Il peut également automatiquement atterrir lorsque la météo se gâte. Pour éviter les dommages. Lorsque les températures sont trop basses — et le rayonnement solaire trop faible —, les chercheurs conseillent de maintenir le BIPVS au sol.

Illustration du concept issue de l’étude.

Pour évaluer l’efficacité que leur balloon-integrated photovoltaic system pourrait avoir dans 5 grandes villes du monde — Vasteras (Suède), Vancouver (Canada), New York (États-Unis), Shanghai (Chine) et Hong Kong (Chine) —, les chercheurs ont utilisé des simulations. Ils ont aussi mené quelques tests réels. Et ils rapportent que la production mensuelle moyenne — pendant les mois de production effective, soit en dehors du plus fort de l’hiver — d’un de leurs ballons se situe entre 3,3 et 4,2 gigawattheures (GWh) d’électricité. Au total, sur sa durée de vie, elle se situe entre 480 et 710 GWh. Les chercheurs notent également que plusieurs ballons pourraient être envoyés dans les airs pour générer autant d’énergie que nécessaire pour un site donné.