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Le photovoltaïque dans le sang

Il y a longtemps que Heinrich Häberlin est captivé par les énergies renouvelables. En 1983 déjà, lorsqu’il a construit sa maison, il a prévu des points d’ancrage pour le montage ultérieur de générateurs solaires. «À l’époque ces choses étaient encore hors de prix», se rappelle le directeur du laboratoire de photovoltaïque (PV) de la Haute école spécialisée bernoise (HESB-TI) à Burgdorf.

Tout a commencé avec Tchernobyl…

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Le 26 avril 1986, jour où l’une des plus tragiques catastrophes écologiques s’est produite dans le réacteur nucléaire de Tchernobyl, est à l’origine de tout. Il était évident qu’il fallait tout mettre en œuvre pour faire progresser les énergies «douces». En regardant le toit en dents de scie du nouveau bâtiment du département Électricité, l’idée lui est venue d’y réaliser une installation PV. La veille de Noël de l’année suivante, la première installation isolée PV de 1,2 kW avec 24 / 48 V était mise en route dans le bâtiment provisoire d’Oberburg. 1988 a vu la création du laboratoire de PV, qui devait s’occuper avant tout de la technique industrielle des installations PV. «Nous avons eu de la chance: l’école projetait la construction d’un nouveau bâtiment et la centrale électrique de Burgdorf commençait à promouvoir activement le PV», explique le professeur de photovoltaïque et d’électrotechnique. «Nous souhaitions construire une installation test, pour continuer à développer des procédures de test et contrôler les convertisseurs continus-alternatifs, c’est-à-dire les appareils qui transforment le courant continu en courant alternatif conforme au réseau.» Nous ne voulions pas seulement examiner la fonction fondamentale, mais tous les aspects des installations PV, donc aussi bien la compatibilité électromagnétique, que la fiabilité à long terme et la sécurité.

Heinrich Häberlin explique l’ordre des contrôles pour tester les diodes à double flux dans les modules solaires. (Photo: Elsbeth Heinzelmann)

Au début des années 90, lorsque l’État a lancé une campagne de soutien à la formation continue, le laboratoire PV a reçu 250‘000 francs et a utilisé une partie de cet argent pour acheter un simulateur de générateur solaire. De tels équipements sont très utiles, car même par temps couvert, ils peuvent reproduire telle ou telle caractéristique d’un générateur solaire. «Nous avons malheureusement très vite constaté que cet achat ne répondait pas complètement à nos attentes. Mais cela nous a poussés à développer des projets pour améliorer cet appareil.» Après plusieurs essais lors de travaux de semestre et de diplôme, ainsi que des développements lors de projets de recherche, deux simulateurs de générateur solaire linéaire de 20 kW et 25 kW ont vu le jour. En 2008, le team a réalisé, dans le cadre d’un projet HESB et OFEN, le simulateur de 100 kW le plus performant en Europe.

Du laboratoire à la nature

Comme Heinrich Häberlin enseignait aussi l’informatique, il a eu l’idée d’enregistrer sur ordinateur les causes des pannes des convertisseurs qui, au début, étaient assez fréquentes. L’évaluation standard des données du Joint Research Centre (JRC) à l’Ispra (en Italie) s’est révélée très utile pour les mesures à long terme. Il a donc été possible de comparer de manière pertinente la production d’énergie et le comportement d’installations PV de différentes tailles et en service dans différents endroits. Les spécialistes de Burgdorf ont poursuivi les évaluations, spécialement pour les installations couplées au réseau et les ont enrichies de nouveaux modes de représentation probants. Leur méthode d’analyse détaillée des dysfonctionnements sporadiques est innovante. C’est, par exemple, le cas lorsque le générateur est dans l’ombre ou couvert de neige. «J’ai estimé qu’il n’était pas très stimulant pour les étudiant-e-s d’effectuer des mesures uniquement en laboratoire; c’est pourquoi, en 1993, nous avons projeté une installation PV sur le Jungfraujoch, à 3454 mètres d’altitude.» En octobre 1993, l’installation PV couplée au réseau la plus haute du monde à cette époque a été mis en service. Ce fut un énorme succès. La production d’énergie du «Top of Europe» est de plus de 70% supérieure à celle d’une installation comparable située sur le Plateau. «Cela prouve que les façades ensoleillées des bâtiments situés dans les Alpes sont idéales pour les installations PV», constate M. Häberlin. «L’alimentation en courant qu’elles pourraient apporter serait nettement supérieure à celle des installations situées sur le Plateau, et complèterait mieux la production d’énergie des usines hydroélectriques suisses.»

L’incidence de la foudre sur les installations PV n’a pas encore été suffisamment étudiée. Pour en savoir un peu plus, un générateur de courant de choc a été créé à la HESB-TI dans les années 90 dans le cadre d’un projet UE. Il produit des éclairs artificiels jusqu’à 120‘000 ampères. Les ingénieurs peuvent ainsi étudier la sensibilité des générateurs solaires à la foudre ainsi que les tensions induites. Un autre projet UE a permis de réaliser un détecteur d’arcs électriques pour augmenter la sécurité à long terme des installations PV.

(Photo: Elsbeth Heinzelmann)

De Burgdorf dans le monde

Entre-temps, le laboratoire PV est devenu une Mecque pour les experts en énergie solaires. Il contribue aussi à la formation, coopère aux projets nationaux et internationaux de recherche et de développement et effectue des prestations de services pour des tiers. En novembre 2005, une délégation de six experts chinois l’a visité. En octobre et novembre 2007, trois séminaires d’experts s’y sont déroulés. La même année a vu la parution du deuxième livre de Heinrich Häberlin sur le photovoltaïque. Actuellement, des pourparlers sont en cours pour une traduction en anglais. «Ces derniers temps la demande en PV augmente aux USA», constate l’auteur, qui espère aussi une reprise du secteur PV en Suisse. «Au début des années 90, nous étions leader en ingénierie des systèmes. Nous avons perdu cette position par manque de soutien au niveau national. Ce dont nous avons un besoin urgent maintenant, c’est d’une industrie engagée qui matérialise les résultats de nos recherches.»

Heinrich Häberlin en discussion avec un étudiant qui aimerait mettre en service un nouveau mesureur d’intensité de champ. (Photo: Elsbeth Heinzelmann)