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ENERGIE PHOTOVOLTAIQUE et ELECTRICITE SOLAIRE

Panneaux solaires et énergie photovoltaïque


Electricité photovoltaïque

Principe
Des cellules de silicium, regroupées sous forme de panneaux convertissent l'énergie reçue du soleil en courant électrique continu.
Cette manière de produire de l'énergie électrique est une des plus propres qui existe puisque cela se fait sans bruit, sans parties mécaniques en mouvement, sans libération de produits toxiques ou gaz à effet de serre.
La puissance obtenue dépend du nombre des cellules photovoltaïques installées, de leur rendement, et de l'exposition au soleil des panneaux installés.
Quelques chiffres
- une surface carrée de 160 km de côté en cellules photovoltaïques permettraient de satisfaire les besoins quotidiens en électricité des Etats-Unis avec seulement six heures d'ensoleillement par jour !
- au Japon il n'y avait pas moins de 80.000 toits solaires en 2000
- pour 2010 ce sont 1 million de toits solaires qui sont prévus aux USA, 500.000 en Europe et autant dans les pays en voie de développement...

Usages
de nombreuses applications directes du photovoltaïque existent :
- éclairage public ou privé (autoroutes, arrêts de bus, lampadaires de jardin, lampes torche...),
- communications (stations relais de téléphone, bornes d'appel d'urgences sur autoroutes, téléphones mobiles...),
- fourniture d'électricité pour des sites isolés du réseau public (forêts, îles, refuges...),
- instrument de mesure, surveillance et alerte non raccordables (stations météo automatiques, trafic routier, stations sismiques, balises scientifique...),
- petites stations de pompage ou d'irrigation,
- chargeurs nomades pour les téléphones mobiles,
- rechargement des batteries de voitures (normales ou électriques...),
et certaines applications plus inattendues comme la protection contre la corrosion des pipe-lines, cuves et autres tuyaux enfouis ou immergés (la perte d'ions les fait rouiller) en permettant de leur appliquer une différence de potentiel !

Production des cellules solaires
La recherche en ce domaine est en plein développement.
Pour obtenir un meilleur rendement, les fabricants de cellules photovoltaïques
- tentent d'augmenter la surface utile d'absorption de la lumière et sa concentration, (concentrateurs optiques et capteurs multicouches)
- optimisent les contacts électriques captant le flux des électrons, (la réduction de leur taille en gravant leurs encoches au laser.)
D'autres firmes choisissent d'installer les contacts au dos des cellules.
A base de silicium, leur fabrication est aujourd'hui mieux maîtrisée et moins coûteuse et utilise des technologies diverses :
- cellules de silicium sur galettes de monocristaux par lithographie traditionnelle, remplacée de plus en plus par la gravure au laser.
- semi-conducteurs en couches minces, tellure de cadmium (CdTe) et disélenure d'indium et de cuivre (CIS).
- silicium utilisé sous d'autres états : silicium amorphe en couches minces, de faible rendement mais moins cher ou silicium poly cristallin qui, malgré ses faibles propriétés d'absorption, peut être également utilisé en films minces.
- cellules à lentille qui vont concentrer la lumière sur une très petite cellule photovoltaïque à haut rendement. (Le facteur de concentration est de 1000, et la lumière est envoyée sur une cellule d'1mm².)

Certains systèmes piègent la lumière à l'intérieur de la cellule, rendent aléatoire sa direction de propagation et multiplient ainsi par cinquante l'épaisseur optique apparente.
Les montages multicouches capturent différentes longueurs d'onde, ce qui double les rendements par rapport à la limite théorique des jonctions simples (12%).
Enfin, Il existe aujourd'hui des dispositifs photovoltaïques à concentrateur qui s'adaptent à la course du soleil.


Cellules-photovoltaïques


Stockage
Le problème directement associé à toute production d'électricité est celui de son stockage pour une réutilisation nocturne ou différée.
Outre les systèmes d'accus et de batteries conventionnels, (voir chapitre sur les piles et accus)
une des pistes prometteuse est la conversion directe de l'énergie solaire en hydrogène. (double fonction, photovoltaïque / électrolytique.
Ces prototypes présentent une couche supérieure constituée de phosphure d'indium et de gallium qui absorbe la lumière visible et produit de l'hydrogène, tandis que la couche inférieure d'arséniure de gallium absorbe le proche infrarouge et produit de l'oxygène).
Le rendement global affiché est de 12%, soit presque le double que pour les systèmes traditionnels.

Installation
Les cellules photovoltaïques ont un meilleur rendement dans les régions à fort ensoleillement régulier, mais on peut les utiliser dans le reste du monde.
L'installation doit se faire plein sud avec une pente adaptée.
10 m2 de panneaux produisent environ 1.350 kWh.
En France, l'électricité produite est revendue à EDF à un tarif supérieur à celui pratiqué en achat particulier, car chaque région a l'obligation réglementaire de produire une certaine quotité d'énergies renouvelables !
l'ADEME offre des aides et l'Etat, des réductions d'impôt qui peuvent aller jusqu'à 20 %.
Mais certaines régions, particulièrement motivées peuvent offrir des aides jusqu'à 80% des frais d'installation.

Démarche à suivre
- contacter un fournisseur/ installateur de panneaux photovoltaïques, du générateur et de l'onduleur (se chargeant de remettre le courant continu produit par les plaques de silicium en courant compatible avec le réseau EDF).
- demander un devis, (coût d'environ 12.800 € pour 10 m2 de panneaux)
- consulter votre délégation régionale de l'ADEME pour connaître les critères et les modalités des aides et subventions disponibles (prise en charge jusqu'à 40% du prix de revient !)
- monter le ou les dossiers,
- faire effectuer l'installation par un professionnel agréé (sinon vous n'aurez droit à aucune aide !)

Puissance crête* (Wc)

Nb modules

Puisance Onduleur (W)

Surface active (m²)

1100

20

850

9,6

1320

24

1100

11,5

1650

30

1700

14,3

1980

36

1700

17,2

2200

40

2100

19,1

2640

48

2500

23

3300

60

2500

28.7


* Tolérance de puissance + ou - 9%

Raccordement du générateur au réseau EDF
Pour vendre la totalité de l'électricité produite le générateur se raccorde sur une ligne spécifique.
Pour vendre uniquement le surplus d'énergie, le générateur se raccorde sur l'installation existante.

Utilisations et appareils électriques
Les appareils électriques sont alimentés par l'électricité solaire et /ou le réseau électrique public. Si le générateur produit plus d'énergie que celle demandée dans l'habitation, l'excédent part dans le réseau et alimente par les voisins.
La commutation réseau électrique /générateur solaire est instantanée et automatique; elle ne nécessite aucune intervention de l'usager.
En cas d'absence de tension (coupure EDF par exemple), le générateur se coupe automatiquement, ce qui permet d'intervenir sur le réseau en toute sécurité.
L'utilisation d'appareils économes en énergie est recommandée.

Habitat
Construire et aménager une maison écologique : les différents modes de construction, les maisons en bois, les maisons à ossature bois, le chauffage, le chauffe-eau, l'isolation, la ventilation, les polluants domestiques, les ondes, l'assainissement, la décoration, les aides...
Chauffage
Calcul du coût de votre chauffage, bilan énergétique de son logements, diagnostic thermique, pompes à chaleur, climatiqation réversibles, géothermie, plancher chauffant, chauffage au bois et aux céréales, puits canadien, chaudières à condensation, cheminée au bio-éthanol, recyclage du bois
Eau
Usage éco-responsable de l'eau : eau en bouteille, filtration de l'eau, polluants de l'eau, récupération et réemploi de l'eau, systèmes anti-calcaires, le bélier hydraulique, lavage des voitures, l'eutrophysation, les pluies acides...
Mobilité
Transports propres et carburants écologiques : conduite écologique, limites du pétrole, bio-carburants, vélos et scooters électriques, coursiers écologiques, voitures propres électriques et hybrides, covoiturage, moteurs pantome hybride électrique pneumatiques... recyclage des voitures, trains hybrides, croisières écologiques et cargos écolos
Planète
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