Manuel d`enseignement des énergies renouvelables

Manuel d'enseignement des énergies renouvelables
Manuel d'enseignement
des énergies renouvelables

CREDITS
Contributors/Reviewers
Colleen Spiegel Ph.D.
Horizon Design and Production Sta
Stone Shen, Miro Zhang, Dane Urry
Version française contribuée par notre partenaire H2Power
www.h2power.ch
Copyright c 2009 by Horizon Fuel Cell Technologies.
All rights reserved. No part of this publication may be
reproduced or transmitted in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopy, recording,
or any information storage and retrieval system, without
permission in writing from the publisher.
Horizon Fuel Cell Technologies
Block 19, No.2 Suide Rd.
Shanghai 200331, P.R. China
http://www.horizonfuelcell.com

Manuel d'enseignement
des énergies renouvelables

Chapitre 1 : Environnement et changement climatique
1.1 Introduction
1.2 Demande mondiale en énergie
1.3 Réchauffement global
1.3.1 L'effet de serre
1.3.2 Niveau des mers
1.3.3 Les effets du réchauffement global
1.3.4 Pouvons nous stopper le réchauffement global ?
1.4 Inconvénients des technologies actuelles de l'énergie
1.5 Technologies écologiques innovantes
1.5.1 Cellules solaires photovoltaïques
1.5.2 Energie éolienne
1.5.3 L'électrolyse
1.5.4 Les piles à combustible
1.6 Perspectives d'une économie basée sur l'hydrogène; énergie propre
d'origine renouvelables
1.7 Conclusion
Chapitre 2 : Energie solaire
2.1 Introduction
2.2 Histoire
2.3 Types de panneaux photovoltaïques
2.4 Principes et caractéristiques
2.5 Technologie solaire
2.5.1. Déplacement des électrons dans le silicium
2.5.2. Effet photovoltaïque
2.5.3. Spectre électromagnétique et pertes d'énergie
2.5.4. Le silicium et la jonction PN
2.5.5. Etude des matériaux
2.5.5.1. Pertes de tension due au transfert de charges
2.6 Autres matériaux pour les cellules photovoltaïques
2.6.1. Silicium cristallin
2.6.2. Cellule solaire au tellurure de cadmium
2.6.3. Cellule solaire au séléniure de cuivre-indium
2.6.4. Cellule solaire multijonction à l'arséniure de gallium (GaAs)
2.6.5. Colorants absorbeurs de lumière DSSC Light Absorbing Dyes)
2.6.6. Cellules solaires en polymère organique
2.6.7. Films minces de silicium
2.7 Utilisations de l'énergie solaire
2.7.1 Powering a House Using Solar Power
2.7.2 Solving Solar-Power Lssues
2.7.3 Solar Powered Cars
2.8 Conclusion
Chapitre 3: Energie éolienne
3.1 Introduction
3.2 Histoire de l'énergie éolienne
3.3 Principes et caractéristiques
3.3.1 le régime global des vents
3.3.2 l'aérodynamique des éoliennes
3.4 Types d'éoliennes
01-20
21-37
38-52
Table des matières

3.4.1 Éolienne à axe horizontal
3.4.2 Éoliennes à axe vertical
3.5 Éléments constitutifs d'une éolienne
3.6 Énergie et puissance du vent
3.7 Effet de la hauteur du mât
3.8 Potentiel théorique de l'énergie éolienne
3.8.1. Distribution de la vitesse du vent
3.9 Estimation de l'énergie produite par une éolienne
3.10 Facteur de capacité
3.11 Parcs éoliens
3.12 Conclusion
Chapitre 4: Les electrolyseurs
4.1 Introduction
4.2 Histoire des électrolyseurs
4.3 Conception des électrolyseurs
4.3.1. Concept unipolaire
4.3.2. Concept bipolaire
4.4 Types d'électrolyseurs
4.4.1. Electrolyseurs alcalins
4.4.2. Electrolyseur PEM
4.4.2.1. L'électrolyte
4.4.2.2 Le catalyseur
4.5 Rendement des électrolyseurs
4.6 Les bases de la thermodynamique dans la conception des électrolyseurs
4.7 Production actuelle de l'hydrogène
4.8 Opportunités pour l'électrolyse
4.9 Conclusion
Chapitre 5: Les piles à combustible
5.1 Introduction
5.2 Histoire des piles à combustible
5.3 Utilisations des piles à combustible
5.3.1. Secteur du stationnaire
5.3.2. Marché des transports
5.3.3. Secteur portable
5.4 Types de piles à combustible
5.4.1 Pile à combustible à membrane polymère électrolytique (PEM)
5.4.2 Pile à combustible alcaline (AFC)
5.4.3 Pile à combustible à acide phosphorique (PAFC)
5.4.3 Pile à combustible à acide phosphorique (PAFC)
5.4.4 Pile à combustible à oxyde solide (SOFC)
5.4.5 Pile à combustible à carbonate fondu (MCFC)
5.4.6 Pile à combustible directe à méthanol (DMFC)
5.5 Principe de fonctionnement
5.5.1. La couche d'électrolyte
5.5.2. La couche de diffusion des gaz
5.5.3. La couche catalytique
5.5.4. Les plaques bipolaires
5.6 Conception et conguration des piles
5.7 Conditions d'utilisation
5.7.1 Courbe de polarisation
5.8 Conclusion
53-66
67-83