les panneaux solaires Mami Miral et chabane mohamed rayane (1)
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UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE HOUARI BOUMEDIENE Projet de : Les panneaux solaires Les participants : 1/ MAMI Miral 191931092017 Groupe 02 2/ CHABANE Mohamed Rayane 191931091870 Groupe 03 ELT A Année Universitaire 2020/2021 0 SOMMAIRE : I. Introduction II. Définition III. Les Types Des Panneaux Solaires IV. La Composition Des Panneaux Solaires V. Fonctionnement VI. Fabrication Des Panneaux Solaires VII. L’utilité Des Panneaux Solaires VIII. Les Avantages IX. Les Inconvénients 1 A. Introduction : D’abord l’énergie solaire est une énergie propre ,non polluant, dont la matière première est le soleil qui joue le rôle d’un primordial dans notre existence et l’énergie électrique est l'énergie transférée ou emmagasinée grâce à l’électricité. Cette énergie est transférée d'un système à un autre par un mouvement de charges. En 1839 le physicien français ALEXANDRE EDMOND BEQUEREL à trouver que l’énergie solaire peut être converti en énergie électrique par les panneaux solaires . Alors c’est quoi un panneau solaires et quels sont les types de panneaux solaires et ses composants ? Quel est le principe de fonctionnement du panneau solaires ? Quelle est son utilité ? B. Définition : Un panneau solaire est un dispositif servant à récupérer l’énergie du rayonnement solaire (ensemble des ondes électromagnétique émise par le soleil) pour la convertir en chaleur ou en électricité. 2 C. Les Types Des Panneaux Solaires : Il existe 03 types des panneaux solaires : 1. En premier lieu on trouve les panneaux solaires thermiques, qui piègent la chaleur du rayonnement solaire et la transfèrent à un fluide caloporteur. La version la plus puissante est dénommée centrale solaire thermodynamique. Elles sont appelés « capteurs solaires thermiques », « collecteurs solaires ». 2. le second type est les panneaux solaires photovoltaïque , appelé « modules photovoltaïques » , convertissent une partie du rayonnement solaire en électricité .Le regroupement de nombreux panneaux solaires à un même endroit est dénommé centrale solaire photovoltaïque . 3. le dernier type les panneaux photovoltaïque hybrides qui combinent les deux technologies précédentes et produisent à la fois de l’électricité et de la chaleur tout en améliorant le rendement des panneaux solaires photovoltaïques en évitant la surchauffe des modules . cette combinaison peut être considérée comme de la cogénération . Dans les trois cas ,les panneaux habituellement plats ,d’une surface approchant plus ou moins 1m2 pour faciliter et optimiser la pose . Figure 4 : les types des panneaux solaires . 3 D. La Composition des Panneaux : Les panneaux solaires sont constitué de cellules photovoltaïques. Les cellules photovoltaïques sont constitué de semi – conducteurs à base de silicium , de sulfure de cadmium , et de tellure de cadmium . ces composants sont superposés en deux fines plaques de telle sorte qu’il en résulte un contact étroite. Chaque plaque forme une couche , il y a donc deux couches , la couche supérieure et la couche inférieure . la couche supérieure de la cellule est composée de silicium dopé par un élément qui possède plus d’électrons que le silicium. Cette couche possédera donc , en moyenne , une quantité d’électrons supérieure à une couche de silicium pur ; la couche inférieure de la cellule est composée de silicium dopé par un élément de silicium dopé par un élément qui possède moins d’électrons que le silicium . cette couche possédera donc en moyenne une quantité d’électrons inférieure à une couche de silicium pur . 4 E. Le Fonctionnement : Le principal composant d’un panneau solaire photovoltaïque est un module qui permet de transformer l’énergie du soleil en électricité. Ce procédé est rendu possible par les cellules photovoltaïques qui composent le module. le silicium qui est parmi les principaux composants a un comportement assez spécifique lorsqu’il es exposé au rayonnement solaire . En effet, la lumière du soleil se compose de photons qui vont venir frapper la surface du panneau solaire photovoltaïque. Ensuite ils vont transmettre l’énergie qu’ils comportent aux électrons du silicium. Les électrons vont alors se mettre en mouvement et ce déplacement produit un courant électrique continu. Le système permet ensuite d’additionner les quantités d’électricité produite par les différentes cellules qui composent le panneau solaire photovoltaïque . Pour simplifier les choses, les étapes qui permettent de produire de l’électricité avec un panneau solaire photovoltaïque Les photons viennent frapper les cellules photovoltaïques . Les électrons se déplacent alors produisant un courant électrique continu Ce courant électrique continu est transformé en courant alternatif grâce aux onduleur. Figure 6 : Fonctionnement des panneaux solaires 5 F. Fabrication des panneaux solaires : la plupart des panneaux solaires sont constitués de silicium. La première étape de fabrication d’un panneau solaire consiste à produire des lingots de silicium, c’est-à-dire de grands blocs de silicium pur. D’abord on ajoute à des centaines de kilogrammes de roches, une petite quantité de bore, élément semi-métallique dur assez proche du carbone qui permet de donner une polarité positive au silicium. Ces fragments « enrichis » sont ensuite cuits dans un four à plus de 1500 degrés. Apres qui il est sorti du four sous forme de barres appelées « lingot ». Sont découpées en fines plaques appelées « wafers » à l’aide de scies à fil. L’épaisseur des wafers est inférieure à 200 microns d’épaisseur, soit l’équivalent d’une feuille de papier. Ensuite on traite chimiquement le wafer pour lui permettre de moins réfléchir la lumière. A l’issue de ce traitement, la surface des wafers, lisse au départ, est constituée de minuscules pyramides. Cette texture en relief permet d’augmenter la conversion de la lumière en Electricité Pour que le wafer devienne une cellule photovoltaïque, du phosphore, corps simple non métallique et lumineux dans l’obscurité, est déposée à très haute température sur sa face avant. Cet apport de phosphore permet de donner une polarité négative à cette face avant. Le wafer est maintenant une cellule photovoltaïque, disposant d’une face avant Le wafer est maintenant une cellule photovoltaïque, disposant d’une face avant de polarité négative et d’une face arrière de polarité positive. Il reste à déposer des contacts métallique sur les faces avant arriéré de la cellule pour Collecter les électrons libérés dans le silicium .chaque cellule photovoltaïque fonctionne . Donc comme une pile électrique , avec un pole positif et un pole négatif , à la différence prés que la cellule photovoltaïque ne s’épuise jamais . Pour l’installation : Il existe 3 types d’installation Au sol : Cela requiert un emplacement disponible comme une terrasse ou une partie du jardin. La distance entre les capteurs et le ballon multiplie les risques de déperdition de chaleur. En façade/en pignon : Cette solution peu esthétique, est choisie par défaut lorsque le toit ne peut accueillir de panneaux . 6 Sur le toit : C’est la solution recommandée et utilisée dans la majorité des cas car elle permet : 1. D’installer des capteurs sur une grande superficie. 2. De préserver l’espace habitable (d’une terrasse ou d’un jardin notamment). 3. D’être discret. La meilleure orientation est celle plein sud , dans l’idéal ou à défaut sud/est ou sud/ouest , il faut Veiller à préserver une inclinaison des panneaux de 45° à 50° par rapport au sol pour obtenir une bonne réception du rayonnement solaire . Les capteurs solaires peuvent aussi être intégrés au toit et servir de toiture. Très esthétiques ils sont relativement chers mais entrent dans la garantie décennale d’un bâtiment . Figure 7 .8 : la fabrication des panneaux Figure 9 : l’installation G. L’utilité : Les panneaux solaires sont destinés à récupérer l'énergie du rayonnement solaire pour la transformation en chaleur ou en électricité . Dans le premier cas, les panneaux sont dits thermiques et servent, par exemple, à faire chauffer de l'eau. Dans le deuxième cas, l'électricité est produite grâce à des cellules photovoltaïques partiellement composées de matériaux semi-conducteurs. À noter, le rendement des panneaux photovoltaïques dépend fortement des matériaux employés dans leur construction. H. Les avantages : 1. La lumière du soleil étant disponible partout , elle est exploitable quelle que soit la région . 2. l’énergie solaire recueilli par les capteurs solaires thermiques est une énergie propre et renouvelable. Installer cet équipement c’est participer à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. En effet, si un foyer de 4 personnes utilise des capteurs solaires thermiques couplés d'un chauffe-eau solaire, cela évite l’émission d’une tonne de CO2 par an dans l’atmosphère . 3. L'énergie solaire permet d'assurer une partie des besoins en eau chaude sanitaire et en chauffage. 4. L'installation des panneaux solaires thermiques permet de réaliser des économies conséquentes sur la durée. 5. Les capteurs solaires s’adaptent à tous les types de toitures et s’intègrent parfaitement sur des tuiles ou des ardoises en préservant l'esthétique. I. Les Inconvénients : 1. Le coût d'investissement et le coût d'investissement d'une installation solaire thermique sont relativement élevé . 2. Ils contiennent des produits toxiques et la filière de recyclage n'est pas encore existante 3. La production d'énergie solaire n'est possible que lorsqu'il y a du soleil . 4. Lorsque le stockage de l'énergie électrique par des batteries est nécessaire, le coût du système photovoltaïque augmente 8 Les références bibliographique : http://panneausolaire.free.fr/ https://www.hellowatt.fr/ https://terresolaire.com/ https://www.futura-sciences.com/ https://www.calculeo.fr/ 9