Aux États-Unis, les immeubles d’affaires représentent près de 75 % de la consommation d’électricité du pays et pas moins de 40 % de la consommation énergétique. Afin de faire des économies, les ingénieurs cherchent à rendre ces bâtiments auto-suffisants. La première étape a été d’installer des panneaux solaires et aujourd’hui, des recherches sont effectuées pour créer des fenêtres solaires transparentes.
PLUSIEURS TECHNIQUES POSSIBLES
Des fenêtres fonctionnant sur le même modèle que des panneaux solaires sont déjà disponibles. Elles prennent une teinte marron et opaque lorsqu’elles absorbent les rayonnements solaires ce qui ne plaît pas visuellement aux architectes qui préfèrent s’en passer. De nouvelles techniques plus efficaces et plus esthétiques sont donc en cours de recherche par les chercheurs de l’université du Michigan. Une de ces technologies permettrait de n’absorber que les rayonnements Ultraviolets (UV) et Infrarouges (IR) qui sont invisibles à l’œil nu, n’ayant donc pas d’impact sur la couleur de la fenêtre. La chaleur de ces rayons serait bloquée par des cellules solaires, notamment des cellules au silicium, et pourra ensuite être utilisée en tant qu’énergie. Les cellules de silicium ont un rendement énergétique de 25 %, mais sont assez chères, ce qui amène les chercheurs à se pencher vers des méthodes moins coûteuses.
Les cellules solaires de pérovskites ont un rendement moins efficace (22 %) que celles au silicium mais elles sont bien moins chères et peuvent être modifiées afin de n’absorber que certains rayonnements ayant des longueurs d’ondes particulières. Les chercheurs du Michigan on procédé à cette modification et ont créé un verre qui permet d’absorber les rayons UV avec un rendement de 0,5 %. Un rendement faible, certes, mais ces fenêtres sont capables de devenir opaques à la demande, ce qui réduira la chaleur des pièces et de ce fait, l’énergie consommée en climatisation. Dans les années à venir, ils espèrent arriver à un rendement de 4 %.
En utilisant des technologies photovoltaïques d’origine organique composées de semi-conducteurs et de métaux organiques, les chercheurs de chez Lunt ont réussi à atteindre un rendement de 5 % grâce à l’absorption des rayonnements UV et IR. En associant cette technologie aux cellules pérovskites, il serait possible d’atteindre un rendement de 20 %. Les laboratoires continuent activement leurs recherches dans l’espoir de trouver le meilleur compromis coût/rendement obtenu à partir de ces technologies. À savoir que le gouvernement américain finance activement les recherches. Par exemple, 2,5 millions de dollars ont été alloués à l’entreprise Next Energy Technologies pour le développement de leurs fenêtres semi-transparentes.
VERS DES BÂTIMENTS AUTO-SUFFISANTS
Ces technologies permettront de faire en sorte que ces bâtiments puissent produire leur propre électricité en convertissant les rayonnements solaires captés par les cellules de ces fenêtres en énergie électrique. Ainsi, le bâtiment pourra gérer ses éclairages de façon autonome ainsi que les systèmes de chauffage et de climatisation. Ces fenêtres pourront également garder la chaleur des rayonnements, empêchant une surchauffe des pièces et donc le besoin d’utiliser la climatisation pour travailler dans de conditions agréables même en plein été. En hiver, ces fenêtres empêcheront le froid de pénétrer car elles seront bien isolantes.
Toutefois, ces technologies n’en sont encore qu’à leurs balbutiements et de nombreux tests doivent encore être effectués, notamment concernant la toxicité des fenêtre due à l’utilisation des cellules solaires dans leur composition. Il se peut qu’en cas de casse, le verre rejette des cellules qui pourraient se révéler dangereuses pour notre santé. De plus, il faut s’assurer que ces technologies pourront rester efficaces sur plusieurs années afin d’apporter un rendement suffisant pour rendre ces bâtiments de travail auto-suffisants et ainsi baisser la consommation électrique et énergétique des pays qui seront équipées de ces fenêtres.
