Les systèmes photovoltaïques flottants pourraient accroître la résilience climatique des lacs

En Allemagne, une équipe de scientifiques de l’Institut Fraunhofer ISE pour les systèmes d’énergie solaire et de l’Université de Fribourg a étudié les effets de trois systèmes photovoltaïques flottants sur des lacs artificiels pendant une période de trois ans dans le cadre du projet « FPV4Resilience ». Ils n’ont observé aucun impact significatif sur la qualité de l’eau sur aucun des trois sites qui ont des conceptions et des tailles d’installations différentes.

De légères variations de la température de l’eau et l’utilisation de systèmes photovoltaïques par les colonies de moules pourraient également contribuer positivement à l’état des plans d’eau à la lumière du changement climatique. Même si les oiseaux locaux ne montrent aucune peur des PV flottants, les effets à long terme doivent cependant être étudiés plus en détail.

Les trois lacs artificiels étudiés sont situés dans différentes zones climatiques à Leimersheim, en Allemagne, dans les Alpes, en Suisse, et à Sekdoorn aux Pays-Bas. Elles diffèrent grandement en termes de couverture photovoltaïque et de conception du système et sont utilisées comme réservoirs hydroélectriques ou pour l’extraction de sable et de gravier. Deux des installations photovoltaïques flottantes sont en service depuis 2019, et l’installation photovoltaïque flottante de Leimersheim depuis mai 2021.

Les scientifiques du Fraunhofer ISE ont pu confirmer grâce à leurs mesures que le rayonnement solaire plus faible sous le système photovoltaïque flottant entraînait des températures de l’eau plus basses en été. Dans le même temps, le photovoltaïque flottant a réduit les pertes de chaleur des lacs en hiver, maintenant ainsi la température de l’eau légèrement plus élevée. Ces deux effets ont été particulièrement prononcés dans la plus grande centrale photovoltaïque flottante de Sekdoorn, près de Zwolle, aux Pays-Bas. Dans le système, les modules PV sont montés dans une orientation est-ouest sur une sous-structure métallique, qui est dotée de la flottabilité nécessaire au moyen de corps flottants. « Le changement de température de l’eau et d’autres facteurs que nous avons enregistrés, tels que la teneur en oxygène et la composition en nutriments, n’ont pas eu d’impact significatif sur la qualité de l’eau de ces plans d’eau au cours des deux années de mesures et se situaient souvent dans la plage d’inexactitude des mesures », explique Konstantin Ilgen, chef de projet et scientifique au Fraunhofer ISE.

De plus, compte tenu du changement climatique et des étés de plus en plus chauds qui en résultent, cet effet pourrait être positif pour les lacs à l’avenir. Les premiers modèles le suggèrent, même si des recherches supplémentaires sont nécessaires. Sur deux des structures flottantes, des colonies de moules se sont installées sur les sous-structures. Un examen plus approfondi des moules dans une installation a montré que leur respiration réduit la concentration en oxygène dans l’eau, mais en même temps, les moules filtrent l’eau et lient le phosphore.  « Cela montre la complexité de l’interaction entre l’exploitation économique, la flore, la faune et le système photovoltaïque flottant. Nous ne sommes donc pas encore au stade où nous pouvons transférer les résultats des trois dernières années à d’autres lacs équipés de systèmes photovoltaïques flottants », explique Konstantin Ilgen.

Concernant les oiseaux, des volées de vanneaux ont été observées sur les sites d’étude alors qu’elles se reposaient ou nichaient. Des observations de la population d’oiseaux du lac aux Pays-Bas ont permis de recenser 25 espèces d’oiseaux sur et autour de l’eau. Onze d’entre eux ont été localisés sur le système PV flottant, y compris des espèces d’oiseaux rares comme le vanneau huppé et la bécassine des marais. Les oiseaux utilisaient l’installation comme lieu de repos, comme point de départ pour la chasse ou pour construire des nids.

Le projet de recherche « FPV4Resilience » a été financé par le Centre de développement durable de Fribourg (LZN). Konstantin Ilgen reçoit également un financement de la Fondation fédérale allemande pour l’environnement (DBU) sous la forme d’une bourse de doctorat.

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