Le photovoltaïque
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Le photovoltaïque Une solution d’avenir 4ème SB Les énergies renouvelables : pourquoi un tel engouement? • Environnement et réchauffement du climat – Prise de conscience internationale qui a conduit au Protocole de Kyoto (réduction des émissions de gaz à effet de serre) – Sensibilisation aux sources d’énergie non polluantes • Epuisement des sources d’énergie fossiles: – Pétrole – Charbon (de bois et de terre) – Gaz naturel • Alors qu’il existe : Les énergies renouvelables • • • • • • Vent Solaire Géothermie Eau Biomasse Bois Le photovoltaïque • Transformation de l’énergie lumineuse en électricité Effet photovoltaïque • Découvert en 1839 par Alexandre Becquerel • = absorption de photons dans un matériau semiconducteur qui génère une tension électrique PHOTON Zone dopée N + Zone dopée P Electron + Principes: paire électron-trou hn GAP Bande de conduction GAP i Bande de valence ±0,4V Trou h Électron e GAP Silicium • • • • • • Fabrication de cellule photovoltaïque Fusion du Si +Dopage (P) Brique Sciage Diffusion dopage N Métallisation et couche antireflet Connexion et encapsulation De la cellule au module • Montage (majoritairement en série) des cellules en panneaux Pour obtenir une tension de 12V ou 24V selon le type de montage en sortie Energie grise • Energie grise = Energie utile à la fabrication, à l’installation et au recyclage du système • Comparaison Solaire - Mazout Utilisation du courant • • • • Panneaux Photovoltaïques Onduleur Compteur électricité produite et vendue Compteur électricité fournie par le réseau et achetée Production d’électricité • Avant tout, une petite mise au point – kW = puissance d’un système énergétique (transfert de 1 J durant 1 s) – kWh = énergie (énergie consommée par un appareil d’une puissance de 1 kW qui a fonctionné durant 1h) ex: Une machine à laver consomme 1,06 kWh par lavage – kWc = puissance crête d’un système (puissance électrique délivrée dans des conditions standards d’ensoleillement (1000 W/m² et de température 25°C) • ex: un module de 200 Wc est un module qui produira une puissance électrique de 200 W si on le place sous en ensoleillement de 1000 W/m². Performance en Belgique • Une surface perpendiculaire au flux lumineux capte davantage de rayons • Optimum (en Wallonie) = environ 850 kWh/kWc – Orientation sud – Inclinaison de 35° par rapport à l’horizontale Production mensuelle Un suiveur solaire permet aux panneaux de suivre la course du soleil durant la journée Facteurs influençant la performance • L’inclinaison et l’orientation • Température (augmentation de T° diminue le rendement) • Propreté • Ombrage (montage en série) Ombrage partiel, réduction d’environ 50% de la puissance Ombrage total d’une rangé Réduction jusqu’à 0% de la puissance Rendement d’un système • Le rendement d’un module est donc égal à sa puissance crête par m² (en W/m²) divisé par 1000 W/m². Exemple: un panneau de 200 Wc a une superficie de 1,6 m². Sa puissance crête par m² est donc de 200/1,6 soit 125 Wc/m². Le rendement de ce panneau est donc de : 125/1000 = 12,5 % Type de cellules photovoltaïques • 1ère génération – Les cellules de première génération sont basées sur une seule jonction p-n et utilisent généralement le silicium sous forme cristalline • 2e génération – Les couches minces ("thin films") constituent la seconde génération de technologie photovoltaïque. Dans cette génération, on distingue le silicium amorphe (a-Si), le disélénium de cuivre indium (CIS), le tellurure de cadmium (CdTe), entre autres. • 3e génération (au stade de la recherche) – La troisième génération vise à passer la limite maximale de rendement des cellules actuelles • superposition de multiples cellules (utilisant des bandes d'énergie différentes) • Cellule organique Primes financières et Kyoto • Déduction fiscale • Certificats verts Investissement pour un particulier Conclusion • Les plus du photovoltaïque – Ressource renouvelable gratuite – Energie propre • Recyclage de l’entièreté des composants • Pas de pollution • Remboursement du contenu énergétique (grise) en 3,2 à 5 ans – Durée de vie élevée • Garantie constructeur sur la puissance (80% après 25 ans) • Energie solaire = énergie de demain
