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Le rendement énergétique limité des panneaux solaires

Les panneaux solaires installés sur les toits des bâtiments fournissent d’importantes quantités d’énergie, mais la situation est différente pour les voitures. La surface du toit d’une voiture est relativement petite et le soleil ne brille pas toujours sous l’angle idéal. Même dans des conditions optimales, un panneau solaire installé sur le toit d’une voiture ne peut produire que quelques centaines de watts. En comparaison, une voiture électrique moyenne a une capacité de batterie de 50 à 100 kWh et consomme environ 15 à 20 kWh aux 100 kilomètres. Cela signifie qu’un panneau solaire installé sur le toit d’une voiture n’apporte que quelques kilomètres supplémentaires d’autonomie par jour, ce qui n’est souvent pas suffisant pour avoir un impact significatif.

L’efficacité des panneaux solaires sur les voitures

Les panneaux solaires sont de plus en plus efficaces, mais la technologie actuelle permet généralement d’atteindre des rendements de 15 à 22 %. Cela signifie que seule une petite partie de l’énergie solaire est effectivement convertie en électricité. En outre, les panneaux solaires fonctionnent de manière optimale à un angle spécifique par rapport au soleil. Les voitures ne sont pas toujours garées dans la bonne direction et roulent souvent à l’ombre des bâtiments ou des arbres, ce qui réduit encore les rendements.

Coût et poids des panneaux solaires

Un autre aspect important est le coût. Les panneaux solaires à haute performance sont chers et augmentent le coût d’une voiture. De plus, le système électrique de la voiture doit être modifié pour exploiter efficacement l’énergie solaire, ce qui ajoute encore à la complexité et au coût. En outre, les panneaux solaires ajoutent du poids, ce qui peut compromettre l’efficacité de la voiture. Les voitures électriques étant déjà relativement lourdes en raison de la batterie, tout poids supplémentaire est soigneusement étudié.

Durabilité et usure

Les panneaux solaires installés sur les voitures sont constamment exposés aux vibrations, aux chocs et aux changements de température. Cela peut réduire la durée de vie des panneaux, ce qui signifie qu’ils doivent être remplacés plus souvent que ceux installés sur les toits des maisons. En outre, la saleté, la poussière et les fientes d’oiseaux peuvent réduire les performances des panneaux solaires, qui doivent être nettoyés régulièrement pour rester efficaces.

Les constructeurs automobiles expérimentent l’énergie solaire

Malgré ces difficultés, certains constructeurs automobiles expérimentent l’installation de panneaux solaires sur les voitures électriques. La Lightyear One, développée par la société néerlandaise Lightyear, est dotée d’une grande surface de toit avec des panneaux solaires intégrés. Ce concept est conçu pour augmenter l’autonomie en exploitant l’énergie solaire. Il n’a jamais été produit en série. La Toyota Prius Plug-in Hybrid dispose également d’un panneau solaire optionnel sur le toit, qui permet de recharger partiellement la batterie à l’arrêt. Hyundai propose une option similaire avec sa Sonata hybride – non disponible en Europe. Ces exemples montrent que si la technologie se développe, elle n’est pas encore largement adoptée.

Les panneaux solaires sur les voitures sont-ils l’avenir ?

L’évolution technologique n’est pas en reste. Des cellules solaires plus efficaces et plus flexibles, qui fonctionnent mieux dans des conditions moins idéales, sont en cours de développement. Il existe également des innovations telles que les panneaux solaires à couche mince et les cellules solaires intégrées dans des parties de la carrosserie. Bien que ces développements soient prometteurs, la question reste de savoir s’ils deviendront suffisamment rentables pour être utilisés à grande échelle dans les voitures de série.

Pour l’instant, les panneaux solaires installés sur les toits et les bornes de recharge restent beaucoup plus efficaces pour générer de l’énergie renouvelable pour les voitures électriques. La plupart des propriétaires de voitures bénéficieront plus rapidement de l’installation de panneaux solaires sur leur maison ou dans leur garage, ce qui leur permettra de recharger leur voiture avec de l’énergie solaire sans les limites d’un petit toit de voiture.

Des panneaux solaires sur un véhicule électrique : une bonne idée ?

Si l’installation de panneaux solaires sur les voitures électriques peut sembler une idée séduisante, la technologie n’est actuellement pas assez efficace pour avoir un impact important sur l’autonomie de conduite. La surface limitée, le coût élevé, le poids supplémentaire et les défis techniques font qu’il est difficile d’exploiter efficacement l’énergie solaire sur les véhicules. Néanmoins, les fabricants et les chercheurs continuent de travailler sur des innovations qui pourraient bien faire une percée à l’avenir. En attendant, la recharge du réseau ou les panneaux solaires sur le toit restent la solution la plus pratique pour la conduite électrique solaire.

Exemples pratiques

Certaines voitures sur le marché sont équipées de panneaux solaires sur le toit ou en ont fait l’expérience. Voici quelques modèles remarquables :

Toyota Prius hybride rechargeable (toit solaire)

Toyota propose en option un panneau solaire sur le toit de la Prius hybride rechargeable. Ce panneau peut charger la batterie à l’arrêt et fournir de l’énergie pour des accessoires tels que la ventilation pendant la conduite. Dans des conditions idéales, le panneau peut fournir plusieurs kilomètres supplémentaires d’autonomie par jour.

Hyundai Sonata Hybride (toit solaire)

La Hyundai Sonata Hybrid, une berline disponible sur certains marchés, est équipée en option d’un panneau solaire sur le toit. Hyundai affirme que ce système peut fournir une autonomie supplémentaire d’environ 1 300 km par an dans des conditions ensoleillées.

Lightyear 0 (et plus tôt Lightyear One)

La Lightyear 0 est une voiture solaire révolutionnaire fabriquée aux Pays-Bas, dont les panneaux solaires intégrés couvrent la quasi-totalité du toit et du capot. Elle pouvait ainsi offrir jusqu’à 70 km d’autonomie supplémentaire par jour dans des conditions optimales. Malheureusement, Lightyear a fait faillite, ce qui a entraîné l’arrêt de la production.

Sono Sion (projet annulé)

La Sono Sion était une voiture électrique dont le toit, le capot et même les côtés étaient équipés de cellules solaires. Ce modèle visait à fournir jusqu’à 34 km d’autonomie quotidienne supplémentaire grâce à l’énergie solaire. Cependant, le projet a été interrompu en 2023 en raison de problèmes financiers.

Aptera (pas encore en production)

L’Aptera est une voiture solaire à trois roues encore en cours de développement. Ce véhicule est extrêmement aérodynamique et léger, ce qui permet aux panneaux solaires de couvrir une grande partie de ses besoins en énergie. Le fabricant affirme que l’Aptera peut rouler pendant des mois dans des zones ensoleillées sans être rechargée.

Projet intéressant pour 2019

Toyota Motor Corporation, NEDO et Sharp Corporation (Sharp) ont mené un test intéressant en juillet 2019. L’expérience a été organisée pour voir si le système de charge solaire sur une voiture pouvait augmenter l’autonomie et réduire la consommation de carburant des véhicules électrifiés. Un prototype basé sur la Prius hybride rechargeable de 2016 a été utilisé pour le test. Sharp a développé des cellules solaires efficaces spécialement pour les véhicules, avec un rendement de 34 %. Toyota a monté ce panneau solaire sur le toit, le capot, le couvercle du coffre et d’autres parties de la carrosserie de la Prius Plug-in Hybrid. Le prototype est parfaitement en état de marche.

Environ 4,8 fois plus de puissance

Les résultats sont très prometteurs. Grâce au nouveau panneau solaire, le système de recharge solaire de la Toyota Prius Plug-in Hybrid produit environ 860 watts de puissance (mesurée par Sharp). Cela représente environ 4,8 fois plus de puissance qu’une Toyota Prius hybride rechargeable standard avec toit solaire. Outre un groupe motopropulseur plus puissant, le prototype est également équipé d’un système qui charge la batterie lorsque la Toyota Prius hybride rechargeable roule ou est garée. Cette technologie augmente l’autonomie des véhicules électrifiés tout en réduisant la consommation de carburant.

Programme d’essai

Toyota a testé la Prius hybride rechargeable dans différentes conditions à Tokyo et ailleurs. Les résultats obtenus sur les systèmes d’alimentation et de charge ont été utilisés pour développer un système de charge solaire pour les voitures de série. Toyota a partagé une sélection des résultats des tests avec NEDO et Sharp.

Le prototype

La voiture d’essai a été équipée d’un système de recharge solaire composé de plusieurs cellules solaires. Celles-ci ont un rendement collectif de plus de 34 %. La forme du système de recharge solaire, sa qualité, les matériaux utilisés et d’autres facteurs ont été définis en fonction des exigences du prototype de Toyota. Le panneau solaire est constitué d’une feuille de 0,03 mm d’épaisseur. Cela permet de le placer dans les courbes et les espaces restreints. Le film est appliqué sur le toit, le capot et le couvre-bagages. Le système de charge solaire génère environ 860 watts d’énergie dans le prototype.

Développements futurs

• Tesla a expérimenté des panneaux solaires sur la Model 3 et le Cybertruck, mais cela ne s’est pas avéré suffisamment rentable pour l’appliquer de manière standard.
• Volkswagen a présenté un prototype équipé de panneaux solaires à l’ID. Buzz a présenté un prototype équipé de panneaux solaires, mais ne l’a pas encore mis en production.

Bien que les panneaux solaires sur les voitures ne soient pas encore la norme, la technologie continue de se développer. Pour l’instant, l’énergie solaire reste principalement utile pour augmenter marginalement l’autonomie, mais elle pourrait devenir plus efficace et plus largement applicable à l’avenir. Le soleil brille gratuitement tous les jours. Les véhicules électriques feraient bien d’en profiter davantage.