Exploiter tout le potentiel de l'énergie solaire, un toit à la fois

Le soleil produit une quantité astronomique d'énergie. En effet, il génère en une seconde suffisamment d'énergie pour pourvoir aux besoins de l'humanité pendant 500 000 ans. Mais surtout, chaque heure, suffisamment d'énergie solaire frappe la terre pour alimenter l'économie mondiale pendant toute une année. Malheureusement, seule une petite partie de cette énergie est capturée. Si tous les toits adaptés étaient équipés de panneaux solaires aux États-Unis, ils pourraient satisfaire 39 % des besoins en énergie du pays. En bref, l'énergie solaire représente un gisement potentiel d'énergie incroyable pour l'humanité.

Pourquoi l'énergie solaire reste-t-elle sous-estimée ? Le problème est en partie une question d'infrastructure : le réseau électrique existant n'est pas vraiment adapté aux sources d'énergie renouvelable. C'est aussi un problème de marketing : de nombreuses personnes considèrent encore l'énergie solaire comme un luxe pour leur habitation, alors qu'en réalité les coûts de production de l'énergie solaire n'ont jamais été aussi bas. De plus, les solutions solaires "derrière le compteur" sont à présent souvent moins chères que l'électricité du réseau.

Mais avant tout, c'est un problème d'informations. Pour la plupart des gens, l'installation de panneaux solaires soulève de nombreuses questions, notamment en matière de coût, de conditions météorologiques et de luminosité, de surface de toit utilisable, d'angle et d'inclinaison, et d'aides gouvernementales. Les informations sont éparpillées sur Internet, des bases de données du ministère américain de l'Énergie¹ aux sites Web des fournisseurs d'énergie solaire. En d'autres termes, passer au solaire n'est pas aussi simple que cela devrait et pourrait l'être.

Il y a quelques années, Carl Elkin, ingénieur travaillant au bureau de Cambridge (Massachusetts, États-Unis) de Google, s'est aperçu qu'à partir de différents flux de données et avec quelques calculs mathématiques compliqués, il était possible de réaliser, pour n'importe quelle adresse, une estimation fiable de la quantité d'énergie solaire qu'un toit peut produire.

À la base de son idée se trouve l'imagerie satellitaire des toits affichée dans Google Earth : ces clichés fournissent un modèle de surface numérique montrant l'orientation des toits (une exposition sud ou sud-ouest est préférable), l'angle de leur inclinaison et la présence d'éléments faisant de l'ombre, par exemple des arbres. À partir de là, il est possible de modéliser la quantité de soleil qui frappe la surface du toit, en suivant la lumière tout au long de la journée à l'aide de la géométrie 3D. Ajoutez-y des données sur les conditions météorologiques, calculez les moyennes sur une année, convertissez l'énergie solaire en kilowattheures, et voilà ! Vous avez une estimation de base de l'énergie solaire potentielle de ce toit. Ensuite, il ne reste plus qu'à effectuer quelques calculs pour fournir une estimation personnalisée du coût pour cette adresse.

Carl Elkin a fait part de son idée à ses collègues, et des dizaines de personnes dans cinq bureaux se sont portées volontaires pour la poursuivre. "Les gens ont commencé à se manifester", raconte Carl. Au fur et à mesure que l'équipe projet faisait évoluer l'outil, d'autres idées ont été incorporées. Sunroof calcule la moyenne de 20 scénarios d'énergie différents, et les utilisateurs peuvent saisir leurs coûts et leur consommation exacts pour obtenir un résultat encore plus précis². L'équipe s'est également tournée vers le machine learning (apprentissage automatique) pour aider Sunroof à mieux différencier les toits des arbres, par exemple, et à mieux mesurer la lumière provenant de chaque zone du ciel.

En une heure, suffisamment d'énergie solaire frappe la terre pour alimenter l'économie mondiale pendant toute une année. Malheureusement, seule une petite partie de cette énergie est capturée.

Sunroof traite environ 1 pétaoctet (1 000 téraoctets) de données : hauteur et couleur de 43 millions de maisons, données météorologiques, environ un millier d'incitations locales et nationales, et des centaines de tarifs locaux d'électricité.

Au cours des trois dernières années, le projet Sunroof est passé d'un projet à temps partiel à un travail à plein temps pour Carl Elkin et son équipe. Initialement lancé pour sensibiliser et éduquer les consommateurs, le service permet aujourd'hui aux propriétaires intéressés d'entrer en contact avec des fournisseurs d'énergie solaire locaux. Sunroof couvre plus de 43 millions de toits aux États-Unis, soit plus de 50 % du nombre total des foyers, et sera disponible dans les prochains mois dans les 50 États.

L'équipe étudie également la possibilité de proposer le service dans d'autres pays, et a récemment lancé Data Explorer, un outil qui permet aux chercheurs, aux représentants des collectivités locales et aux décideurs locaux d'accéder à davantage de données agrégées sur le potentiel d'énergie solaire afin de les aider à promouvoir le déploiement d'installations solaires plus importantes au niveau des États, des comtés, des villes et des quartiers.

L'un des principaux obstacles financiers du secteur est en réalité le coût d'acquisition des clients. La concurrence est si féroce que les fournisseurs dépensent près de 44 % du coût d’une installation juste pour remporter de nouveaux contrats.³ Pour remédier à ce problème, Sunroof soumet des recommandations aux fournisseurs d’énergie solaire.⁴ Nous voyons là le meilleur levier pour promouvoir le solaire.

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