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
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•
•
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
•
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•
•
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
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