Étude approfondie sur les panneaux solaires écologiques : composites de zeolite-polyester pour une meilleure performance et une réduction de la température des panneaux

L’énergie solaire se présente comme la source la plus prometteuse pour la production d’électricité dans les secteurs résidentiels, commerciaux et industriels. Cependant, pour renforcer la durabilité, il est crucial que les panneaux solaires soient respectueux de l’environnement, tant lors de leur fabrication que de leur recyclage. Cette étude explore le potentiel des composites en fibres naturelles comme alternative écologique aux feuilles arrière conventionnelles en polyéthylène téréphtalate (PET) utilisées dans les panneaux solaires. En particulier, elle examine les performances des fibres de sisal revêtues d’une résine de zeolite-polyester.

La composition chimique, l’intégrité structurelle et les propriétés cristallines des composites ont été évaluées à travers une analyse microstructurale approfondie. Les résultats des tests expérimentaux ont révélé des améliorations significatives en termes de tension (8 %) et de courant (6 %) pour les panneaux à fibres de sisal revêtues, par rapport aux panneaux conventionnels. La production d’énergie a augmenté de 12 %, et l’efficacité globale est passée de 9,75 % à 10,8 %. Les panneaux solaires équipés de feuilles de fibres de sisal présentent une résistance à la traction et aux chocs adéquate et réduisent la température de fonctionnement de 2 à 3 °C, garantissant ainsi une opération stable tout en minimisant les pertes thermiques. Une analyse statistique a confirmé la fiabilité et la signification de ces résultats.

L’analyse du cycle de vie a montré une réduction de 60 % des émissions de CO2 et une diminution de 50 % de la consommation d’énergie lors de la production, de l’utilisation et de l’élimination des feuilles de fibres de sisal. Ces résultats soulignent la viabilité des composites en fibres naturelles pour améliorer la performance et la durabilité des panneaux solaires.

Au cours des dernières décennies, l’énergie solaire est devenue la technique la plus largement utilisée pour remplacer les sources d’énergie conventionnelles et elle est exploitée dans de nombreux pays à travers le monde. L’énergie radiante du soleil (énergie solaire) est essentielle pour la vie durable sur Terre, alimentant la plupart des processus naturels, y compris la température de la surface terrestre. La réduction de la pollution causée par la production d’énergie à partir de combustibles biodégradables est un moteur clé de l’adoption de l’énergie solaire. Une source d’énergie renouvelable potentielle qui est à la fois largement accessible et biodégradable est l’énergie solaire.

Les exigences principales se concentrent sur les avancées technologiques en termes de flexibilité, de respect de l’environnement et de réduction des coûts. Initialement, la technologie des panneaux solaires s’est développée au XVIIIe siècle et demeure solide aujourd’hui. Le développement des cellules solaires a traversé plusieurs étapes, commençant par l’observation de l’effet photovoltaïque, suivie par la fabrication de matériaux présentant cet effet, l’identification de l’effet photoélectrique, la création de dispositifs de conversion de l’énergie solaire, et plus récemment, l’application à grande échelle de tels dispositifs.

Développement et défis de la technologie PV solaire

Les chercheurs et les communautés mondiales plaident fortement pour la transition des sources d’énergie conventionnelles vers des alternatives durables comme le solaire, l’éolien, l’hydroélectricité et la bioénergie pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Des accords géopolitiques clés tels que l’Accord de Paris et la Conférence sur le changement climatique de Copenhague ont joué un rôle crucial en obtenant des engagements des pays pour réduire les émissions de carbone, promouvoir les énergies renouvelables et limiter l’augmentation de la température mondiale à moins de 2 °C.

En 2022, le secteur des énergies renouvelables a connu une croissance significative, ajoutant 250 GW de capacité, soit une augmentation de 9,1 % de la production d’électricité. L’énergie solaire et éolienne a représenté 90 % de cette expansion. Selon les rapports de l’Agence Internationale pour les Énergies Renouvelables (IRENA), les panneaux solaires photovoltaïques (PV) sont en tête du secteur des énergies renouvelables, pouvant potentiellement répondre à environ 60 % de la demande actuelle d’électricité.

Des études précédentes suggèrent une croissance substantielle de la production de panneaux solaires PV à l’échelle mondiale, avec une projection de dépasser 1630 GW d’ici 2030 et un impressionnant 4500 GW d’ici 2050. Plusieurs nations développées, dont la Chine, les États-Unis, le Canada, le Royaume-Uni, les États membres de l’Union européenne, l’Australie et le Japon, ont lancé de nombreux projets PV solaires alignés sur les Objectifs de Développement Durable des Nations Unies.

En 2014, le gouvernement indien a lancé la Mission Nationale Solaire Jawaharlal (JNNSM) pour promouvoir la croissance des énergies durables à travers les sources solaires et éoliennes, avec un objectif initial de 100 GW, plus tard augmenté à 450 GW. Cependant, l’Inde n’a pas de réglementations dédiées pour la gestion des déchets de panneaux photovoltaïques (PV). Au lieu de cela, les déchets de panneaux PV sont gérés sous les réglementations générales sur les déchets. La supervision des politiques de gestion des déchets, y compris celles concernant les déchets de panneaux PV, relève de la compétence du Ministère de l’Environnement, des Forêts et du Changement Climatique, régie par les Règles de Gestion des Déchets Solides et les Règles de Gestion des Déchets Dangereux et des Mouvements Transfrontaliers (MTM). L’absence de directives spécifiques dans les réglementations existantes sur les déchets souligne la nécessité potentielle de réglementations et de politiques plus adaptées à l’avenir.