Alors que les pays d’Afrique subsaharienne se tournent de plus en plus vers l’énergie solaire pour remédier aux pénuries chroniques d’électricité, le rapport exhorte les entreprises industrielles spécialisées à adopter des normes spécifiques adaptées aux conditions climatiques de la région.
Les systèmes de production d’énergie solaire subissent d’importantes pertes d’efficacité en Afrique subsaharienne, en raison de la chaleur extrême et de l’accumulation de la poussière, selon un rapport publié le dimanche 1er février par des chercheurs de l’Arusha Technical College et de la Nelson Mandela African Institution of Science and Technology (Tanzanie), dans la revue scientifique Discover Sustainability.
Intitulé « Photovoltaic system performance in SubSaharan Africa under environmental, technical and policy constraints », le rapport se base sur des analyses réalisées sur le terrain dans plusieurs pays de la région pour évaluer les pertes d’efficacité des panneaux solaires fonctionnant dans les conditions environnementales locales. En Afrique subsaharienne, les températures ambiantes élevées, le rayonnement solaire intense et l’humidité accélèrent la dégradation thermique. Ces conditions environnementales ajoutent une pression thermique qui affecte directement les performances photovoltaïques.
Dans de nombreuses zones situées au sud du Sahara, les conditions diurnes font souvent grimper la température à la surface des modules au-delà de 40 °C. De telles températures sont déjà loin au-dessus de celles pour lesquelles les systèmes photovoltaïques sont conçus pour fonctionner efficacement. Plusieurs études montrent que le dépassement d’une température de surface des modules de 25 °C détériore le rendement de conversion énergétique (PCE). Ces résultats signifient que les pertes de performances photovoltaïques commencent avant même que la chaleur n’atteigne des niveaux extrêmes en Afrique subsaharienne.
Aux niveaux extrêmes souvent atteints dans la région, les températures sur les modules peuvent dépasser 70 °C, ce qui réduit considérablement la tension en circuit ouvert (VoC) et augmente les pertes par recombinaison. Les données recueillies sur le terrain confirment que les modules en silicium cristallin, la technologie photovoltaïque la plus répandue, peuvent subir des pertes d’efficacité allant de 15 à 20 % sous l’effet de telles contraintes thermiques. Ces pertes réduisent le rendement énergétique global, en particulier dans les systèmes hors réseau et ruraux où les marges de capacités sont déjà limitées.
L’accumulation de poussière constitue un autre problème affectant la performance des dispositifs solaires en Afrique subsaharienne, en particulier dans les zones sèches et semi-arides. Contrairement aux régions désertiques, où la poussière est principalement d’origine minérale, celle qui se répand dans la majeure partie de la région contient une plus grande proportion de matières organiques, de particules retenant l’humidité et de dépôts salins. Sans nettoyage fréquent, ces couches de poussière peuvent bloquer la lumière du soleil et réduire considérablement la production d’électricité.
Les baisses de rendement constatées vont de 20 % à plus de 60 %. La taille des particules, l’angle d’inclinaison et l’humidité influencent tous cette perte. Le degré de perte d’efficacité photovoltaïque due à l’accumulation de poussière varie cependant considérablement en fonction des milieux. Par exemple, les zones industrielles caractérisées par la poussière de charbon subissent des pertes d’efficacité allant de 53 % à 64 %, tandis que la poussière agrégée provenant des chantiers de construction et des sites miniers entraîne des réductions comprises entre 58 % et 72 %. En revanche, les zones agricoles souffrant de la poussière d’engrais organiques enregistrent des pertes de l’ordre de 25 % à 35 %.
Développer des technologies adaptées aux climats africains
Le rapport souligne d’autre part que la maintenance reste difficile sur nombreuses installations solaires rurales, dans des zones où les infrastructures et les ressources financières limitées empêchent un entretien régulier. Pour réduire l’impact des températures élevés sur l’efficacité des panneaux solaires, les chercheurs ont examiné les techniques de refroidissement passives et actives, notamment les systèmes de ventilation, des matériaux dissipant la chaleur, et des revêtements de surface réfléchissants.
Les méthodes de refroidissement passif peuvent améliorer les performances sans demande énergétique supplémentaire, tandis que les systèmes de refroidissement actifs, bien que plus efficaces, nécessitent souvent de l’eau ou de l’électricité, ce qui les rend moins pratiques pour un déploiement dans des régions isolées. De plus, certains revêtements protecteurs se dégradent plus rapidement que prévu dans les environnements tropicaux, ce qui augmente les coûts à long terme.
Notant que les pertes d’efficacité des panneaux solaires liées aux conditions environnementales en Afrique subsaharienne soulèvent des inquiétudes quant à la fiabilité de l’une des solutions d’énergie propre les plus importantes pour une région où près de 600 millions de personnes n’ont pas encore accès à l’électricité, les auteurs du rapport appellent les entreprises industrielles spécialisées à adopter des normes spécifiques à chaque région pour la conception, la certification et la maintenance des panneaux.
Ils ont identifié trois priorités : développer des composants photovoltaïques mieux adaptés au fonctionnement à haute température, adapter les protocoles de nettoyage aux environnements poussiéreux locaux, et mettre en place des systèmes de certification pour les technologies adaptées aux climats tropicaux.
Source : Agence Ecofin
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