Solaire flottant : 50 cm entre les rangées de panneaux refroidissent mieux les modules, selon une étude italienne

Sur une centrale solaire flottante, laisser environ 50 cm entre deux rangées de modules donne le meilleur refroidissement, mieux qu’un écart plus serré ou plus large : c’est la conclusion d’une simulation numérique menée sur un projet au réservoir du barrage d’Occhito, dans le sud de l’Italie. Le résultat rappelle que l’eau seule ne suffit pas à garder les panneaux au frais : c’est la façon dont l’air circule entre les rangées qui fait la différence.

Pourquoi la température compte autant sur l’eau

Un module photovoltaïque produit moins quand il chauffe. Pour le silicium cristallin, les auteurs retiennent une perte de rendement de l’ordre de 0,3 à 0,5 % par degré Celsius gagné par les cellules. Sur une grande centrale, quelques degrés de moins se traduisent donc par des kilowattheures en plus, ce qui pèse directement sur la rentabilité d’une installation solaire.

On prête souvent au solaire flottant un avantage naturel : l’eau rafraîchirait les panneaux. Les chercheurs italiens nuancent cette idée. Être posé au-dessus d’un plan d’eau ne garantit pas, à lui seul, une température de fonctionnement plus basse. La ventilation des modules joue un rôle au moins aussi important, et elle dépend de la géométrie de l’installation.

Ce que montre la simulation

Un modèle en deux dimensions

L’équipe a construit un modèle de mécanique des fluides numérique (CFD) qui reproduit les échanges de chaleur entre les panneaux, l’air et l’eau. Il comprend trois rangées de modules inclinés à 15° et placés à 25 cm de la surface. Deux vitesses de vent ont été simulées, 1,5 et 3,5 m/s, avec des données météorologiques issues des réanalyses ERA5 de 2024 pour le site d’Occhito. Les modules modélisés mesurent environ 0,99 m de long, d’après pv magazine : un écart d’une demi-longueur correspond donc bien à une cinquantaine de centimètres.

Par vent faible, des écarts limités

À 1,5 m/s, les différences restent modestes. La disposition à mi-longueur affiche la moyenne la plus basse, 37,02 °C, quand la plus espacée monte à 37,74 °C.

Par vent plus soutenu, l’écart se creuse

À 3,5 m/s, la configuration intermédiaire descend à 27,16 °C en moyenne. Le plus grand intervalle atteint 29,75 °C et le plus serré 31,07 °C. C’est la rangée du milieu qui réagit le plus : 23,30 °C avec l’écart intermédiaire, mais 30,17 °C avec l’écart maximal.

Une question d’équilibre aérodynamique

Chaque rangée crée derrière elle une zone de sillage où l’air ralentit et évacue mal la chaleur. Si les rangées sont trop proches, l’air n’a pas le temps de se renouveler avant la suivante. Si elles sont trop éloignées, il perd l’effet d’accélération qu’il gagne en passant dans un couloir étroit. L’écart intermédiaire concilie les deux : par vent de 3,5 m/s, l’air y circule entre 2,5 et 3 m/s, contre 1 à 1,5 m/s dans la disposition la plus compacte.

Pour les auteurs, l’espacement des rangées devient ainsi un réglage thermique à part entière, à traiter avec le même sérieux que la puissance visée ou la gestion des ombres portées. Plus large ne veut pas dire plus frais.

Les limites de l’étude

Les chercheurs ne présentent pas les 50 cm comme une règle valable partout. Leur modèle plan ignore la turbulence en trois dimensions, les changements de direction du vent, l’ombrage et la variété des conditions météo d’une année entière. Il ne calcule pas non plus la production d’électricité.

Ils proposent donc de poursuivre avec des simulations en trois dimensions, davantage de vitesses et d’orientations de vent, et un couplage électrothermique capable de dire si ces quelques degrés gagnés se retrouvent vraiment au compteur. L’article est paru dans la revue Solar Energy (Elsevier).

Questions fréquentes

Les panneaux solaires flottants sont-ils naturellement plus frais ?

Pas forcément. Selon cette étude italienne, la proximité de l’eau ne suffit pas à abaisser la température des modules : la circulation de l’air entre les rangées, qui dépend de leur espacement, compte tout autant.

Quel espacement entre les rangées refroidit le mieux une centrale flottante ?

Dans la simulation menée sur le réservoir d’Occhito, un écart égal à la moitié de la longueur d’un module, soit environ 50 cm, a donné les températures les plus basses parmi les quatre dispositions testées. Les auteurs précisent que ce résultat ne vaut pas pour tous les sites.

Combien de rendement un panneau perd-il quand il chauffe ?

Un module en silicium cristallin perd généralement 0,3 à 0,5 % de rendement pour chaque degré Celsius supplémentaire de ses cellules. Pour estimer la production d’un toit en France, le simulateur de panneaux solaires donne un premier ordre de grandeur.