L'albédo fait référence à la réflectivité d'une surface, c'est-à-dire à la fraction de la lumière solaire qu'une surface renvoie dans l'atmosphère. Il est exprimé en pourcentage, 0 % représentant une surface complètement absorbante et 100 % représentant une surface parfaitement réfléchissante. L'albédo joue un rôle crucial dans la production d'énergie des panneaux solaires bifaciaux verticaux, qui génèrent de l'électricité en utilisant la lumière solaire captée des deux côtés du panneau.
Les surfaces avec des valeurs d'albédo plus élevées réfléchissent davantage de lumière sur les panneaux bifaciaux verticaux, augmentant ainsi le rendement énergétique. À l'inverse, les surfaces à faible albédo absorbent la majeure partie de la lumière solaire, réduisant ainsi le potentiel de production d'énergie à partir de la lumière réfléchie. L'effet est particulièrement fort lorsque le soleil est positionné de manière à ce que la lumière soit parallèle aux panneaux solaires et que pratiquement toute la lumière frappe la surface de la toiture, ce qui se produit en milieu de journée si l'installation est orientée avec un azimut est-ouest.
Pourquoi les toits blancs sont meilleurs pour la production d'énergie
Les toits blancs ou froids ont des valeurs d'albédo nettement plus élevées, réfléchissant généralement 70 à 85 % de la lumière du soleil. Cette réflectivité plus élevée augmente la quantité de lumière solaire atteignant les panneaux bifaciaux verticaux, augmentant ainsi leur production d'énergie. Par exemple, un toit blanc peut améliorer la production d'énergie de 20 à 35 % par rapport à un toit sombre, en fonction de facteurs tels que l'azimut (orientation) des panneaux, la hauteur des panneaux, la distance entre les panneaux et l'emplacement du bâtiment.
Valeurs d'albédo typiques pour les toits plats
Les toits en bitume noir ou foncé recouverts d'ardoises minérales ont généralement une valeur d'albédo comprise entre 5 et 10 %, ce qui signifie qu'ils ne réfléchissent qu'une petite fraction de la lumière du soleil. Les toits en ardoises bitumineuses grises ou en membrane polymère ont des valeurs d'albédo légèrement plus élevées, allant de 15 à 40 %, selon la couleur de la membrane. Les toits blancs ou froids sont les plus réfléchissants, avec des valeurs d'albédo de 60 à 80 %, ce qui les rend très efficaces pour améliorer l'efficacité des panneaux solaires.
Les toits verts, recouverts de végétation, ont généralement des valeurs d'albédo comprises entre 15 et 25 %. Enfin, les toits enneigés, qui ont une réflectivité très élevée, ont des valeurs d'albédo de 80 à 90 %, en particulier pendant les mois d'hiver où l'enneigement est le plus important.
Type de toit | Albédo |
|---|---|
Membrane en bitume noir | 5-15% |
Membrane polymère grise | 15-40% |
Membrane de toiture blanche | 60-80% |
Toiture verte | 15-25% |
Les mesures d'albédo professionnelles nécessitent un équipement de mesure et des compétences importantes. Cependant, une estimation simple peut être effectuée avec une application Android gratuite appelée Albedo: A Reflectance App et en utilisant une carte grise photographique qui peut être achetée pour environ 10 € en ligne.
Effets de l'albédo de la neige et des toitures végétalisées
Neige : les toits enneigés, avec leur albédo très élevé (80-90 %), offrent une excellente réflectivité pendant les mois d'hiver, améliorant considérablement le rendement énergétique des panneaux bifaciaux. Cependant, la nature saisonnière de la neige limite son impact tout au long de l'année.
Toitures végétales : Les toits verts ont des valeurs d'albédo modérées (15-25 %). Bien que moins réfléchissants que les toits blancs, ils contribuent néanmoins aux gains d'énergie par rapport aux surfaces sombres tout en offrant l'avantage supplémentaire d'une température de fonctionnement plus basse.
Nos mesures et expériences d'albédo
Au cours des trois dernières années, Over Easy Solar a mené des expériences approfondies en utilisant des membranes de toiture à albédo élevé et faible dans divers endroits, notamment dans notre usine de test de R&D à l'extérieur d'Oslo, en Norvège. Ces expériences démontrent que même de légères augmentations de l'albédo peuvent entraîner des gains de production d'énergie significatifs pour les panneaux solaires verticaux.
Simulation du gain d'albédo pour les panneaux solaires bifaciaux verticaux
Bien que les logiciels de simulation courants tels que PVSyst et PVSol puissent estimer les rendements énergétiques, ils ne parviennent souvent pas à prendre en compte avec précision les complexités de l'albédo et de la lumière réfléchie. Les logiciels de traçage de rayons avancés tels que Bifacial Radiance fournissent des résultats précis, mais ils prennent du temps et sont peu pratiques pour la plupart des projets de toiture.
Pour résoudre ce problème, Over Easy Solar a développé un modèle de simulation exclusif. Ce modèle estime rapidement et avec précision le rendement énergétique des panneaux verticaux en fonction de l'emplacement, de l'azimut et de l'albédo, ce qui en fait un outil pratique pour les applications du monde réel.
Un exemple de gain d'albédo sur une installation solaire sur toit dans le sud de l'Europe ou le nord des États-Unis
Nous comparons ici les données de deux installations situées à environ 40 degrés de latitude, représentatives de Madrid ou de New York, lors d'une journée ensoleillée de septembre 2024. L'une se trouve sur un toit à faible albédo (environ 5 %) et l'autre sur un toit à albédo élevé (environ 60 %). Les installations n'ont pas le même azimut (orientation). L'important est d'observer comment la « vallée » et la production de pointe diffèrent entre les installations.
Le graphique ci-dessous illustre la simulation à partir de notre modèle de simulation exclusif de la production d'énergie d'une installation solaire bifaciale verticale de 1 kWc à la même latitude avec différents azimuts, en comparant les conditions d'albédo élevées (80 %) et faibles (5 %).
Simulation du gain d'albédo à 37 degrés de latitude pour deux orientations différentes de panneaux solaires verticaux
Comment obtenir un albédo et un rendement énergétique élevés sur un toit
Il existe plusieurs façons d’améliorer l’albédo du toit :
Utilisez des membranes de toiture blanches (toits frais) : des produits comme les membranes Protan Cool Roof offrent une excellente réflectivité et durabilité.
Peindre le toit en blanc : une solution abordable et simple qui s’est avérée donner des résultats durables et de qualité si le bon produit de peinture est choisi.
Gravillons ou galets minéraux blancs : adaptés aux toits en gravier et en bitume, mais peuvent ne pas offrir la durabilité souhaitée car les gravillons peuvent être emportés et les galets peuvent être affectés par le fait d'être recouverts de feuilles et de matières organiques.
Toits verts : Bien qu'ils ne soient pas aussi réfléchissants que les surfaces blanches, ils offrent néanmoins un meilleur albédo et une température de fonctionnement plus basse, ce qui augmente également le rendement énergétique.
Le choix d'une solution de toiture à albédo élevé peut augmenter la production d'énergie de 20 à 35 % par rapport à une toiture sombre. Contactez-nous pour discuter de la manière dont l'albédo peut contribuer à soutenir la production d'énergie, en tenant compte de l'emplacement de votre toit, de son azimut et de ses propriétés d'albédo actuelles.
