La startup californienne Ubiquitous Energy a développé un « vitrage solaire » capable de générer de l’électricité tout en conservant ses propriétés de transparence à la lumière solaire. Depuis quelques semaines, une fenêtre de 10 m² équipée de ce vitrage du futur est installée dans la façade de l’immeuble occupé par l’entreprise et elle permet d’éclairer la salle de conférence.
Cette innovation est le fruit d’une recherche menée par une équipe de scientifiques de l’université du Michigan (MSU). Celle-ci a mis au point un revêtement mince appliqué sur le verre avec des équipements standard de dépôt de couches. Transparent pour les rayons du spectre solaire visible, il absorbe et convertit en électricité les rayons invisibles de ce spectre : les ultraviolets et les infrarouges proches. La technologie est semblable à celle qui est exploitée dans les panneaux photovoltaïques à la différence que seuls les photons du spectre solaire invisible sont captés pour la production d’électricité. Le flux d’électrons généré dans les couches de polymère appliqué sur le verre génère un courant électrique qui est ensuite collecté par des fils microscopiques noyés dans le vitrage et conduit vers les bords de celui-ci.
Les résultats de cette recherche ont été publiés en 2017 dans la revue scientifique Nature Research.
Pour Richard Lunt qui a dirigé l’équipe des universitaires du Michigan, le potentiel de ce vitrage solaire est énorme car dans les grandes villes les surfaces vitrées des immeubles sont beaucoup plus importantes que celles des toitures. « Si la technologie pouvait être déployée à grande échelle, elle pourrait théoriquement réduire les émissions de carbone des États-Unis de plus de 700 millions de tonnes par an » explique-t-il. Ce verre solaire pourrait aussi être utilisé pour fabriquer les vitres des voitures électriques, en leur permettant donc de recharger leur batterie tout au long de la journée et d’augmenter de la sorte leur autonomie.
Pour commercialiser l’innovation Richard Lunt a créé une entreprise avec deux autres scientifiques de son équipe : Richa Pandey et Miles Barr. Baptisée Ubiquitous Energy, son objectif est de fabriquer et commercialiser le vitrage solaire sous la marque « Clearview Power ».
Une première ligne de production
Depuis lors la startup n’a pas chômé : en juin 2018 elle signait un partenariat stratégique avec AGC Asahi Glass, le plus grand producteur mondial de verre plat. «L’expérience d’AGC dans le marché des solutions verrières de pointe et des technologies BIPV nous aidera à accélérer le développement et la commercialisation de notre vitrage solaire transparent » déclarait alors Miles Barr, le CEO d’Ubiquitous Energy.
En octobre 2019, l’entreprise inaugurait déjà officiellement une première ligne de production à Redwood City, dans la Silicon Valley. Célébré en présence des autorités locales, l’événement avait aussi pour but d’informer les bureaux d’architecture et de design sur les qualités, les propriétés et les performances du Clearview Power. Selon Miles Barr, la transparence du produit est inférieure de moitié à celle d’un vitrage classique et son rendement énergétique est actuellement de 8 à 9 %. C’est environ la moitié de celui des panneaux photovoltaïques installés en général en toiture. Mais ces deux caractéristiques sont déjà suffisantes pour faire de cette innovation un produit viable et commercialisable, nous confie Veeral Hardev, le responsable du développement, avant d’ajouter qu’il espère pouvoir améliorer considérablement la transparence.
En ce qui concerne le rendement énergétique, Veeral Hardev fait remarquer que les surfaces vitrées de la plupart des immeubles en ville, notamment des gratte-ciels, sont beaucoup plus grandes que celles des toitures. La production d’électricité d’un bâtiment dont toutes les fenêtres seraient équipées de Clearview Power pourrait donc être plus importante que celle d’une toiture photovoltaïque de haute performance. « Rien n’empêche de combiner les deux », précise-t-il, « mais les fenêtres produiront plus ».
Autre atout du Clearview Power : il absorbe les rayons infrarouges qui, en été surtout, sont responsables d’apports de chaleur indésirables. Le vitrage solaire permet donc de réduire les consommations d’énergie pour la climatisation.
Enfin, les propriétés esthétiques du Clearview Power est une caractéristique appréciée des architectes. Les fenêtres et les façades vitrées qu’il équipe ne sont visuellement pas différentes des fenêtres classiques : le verre solaire n’est absolument pas teinté.
Première installation
Ce 30 janvier 2020, Ubiquitous Energy a placé une première fenêtre solaire dans la façade de l’immeuble que l’entreprise occupe à Redwood City. D’une surface totale d’environ 10 m², elle est constituée de carreaux Clearview Power, insérés dans des châssis en fibre de verre. Cette fenêtre solaire produit suffisamment d’électricité pour alimenter les lampes LED éclairant la salle de conférence située dans l’immeuble. Une réalisation « grandeur nature » qui prouve donc la faisabilité de la technologie, celle-ci n’étant plus limitée aux seules expériences de laboratoire.
Pour Veeral Hardev le défi consiste maintenant à augmenter la surface des carreaux, limitée pour l’instant à 0,2 m². Il espère pouvoir fabriquer prochainement des carreaux de 4,6 m².
Commentaire
Il y a un peu d'optimiste dans tout ça... Le texte tendrait à dire qu'un panneau photovoltaïque aurait 27% de rendement... du jamais vu pour l'instant en production standard. On est plutôt à 15 en moyenne, même sur des monocristallins. Et 30% de cette valeur, alors que le spectre des UV et proche infrarouge est autour de 20% du total... Bref, une rapide estimation nous mène plutôt à un rendement de 2 à 3% du spectre, mais les effets d'annonce permettent toujours la collecte des fonds :-)
Cela dit, c'est une bonne idée sur le papier. Sur les fenêtres, pas sûr qu'un calcul de rentabilité anime vraiment le marché. Qui vivra verra !