L'énergie solaire photovoltaïque

  

1) Introduction :

Les panneaux solaires photovoltaïques sont conçus pour produire
de l'électricité à partir des rayons du soleil. On peut les trouver dans des centrales solaires,           ou bien sur les toits des bâtiments.

Il s'agit d'une manière écologique et durable de produire de l'électricité,
car les rayons du soleil constituent une source d'énergie illimitée et inépuisable ( sauf en cas          de mauvais temps...). De plus, hormis lors de leur production, les panneaux ne produisent quasiment pas de gaz à effet de serre ( CO2)

  

            

Panneaux solaires photovoltaïques en centrale solaire              Panneaux solaires photovoltaïques sur le toit d'une maison

  

2) Origine

 

  A/ Origine du mot "Photovoltaïque" : 

--> "photo3, signifiant "lumière" en Grec                           

--> "voltaïque", provenant de "volt", une des unités de mesure de l'électricité

 

B/ Le photovoltaïsme en cinq dates

 

- 1839 :  Découverte de l'effet photovoltaïque par Antoine Becquere (L'effet photovoltaïque est la "capacité d'un matériau à produire de l’électricité lorsqu’il est exposé à la lumière du soleil")

- 1883 : Construction de la première cellule solaire par Charles Fritts ( scientifique américain). Cependant, à cette époque, le rendement extrêmement faible ( 1%) et le fort coût des matériaux utilisés ( or et sélénium) empêchent aux cellules solaires de se développer et d'être utilisées plus largement dans la production d'énergie

- 1946 : Brevet de la cellule solaire moderne déposé par le chercheur Russel Ohl

- Années 1960 : Premiers panneaux solaires construits par les scientifiques pour les satellites

- 1990 : Grâce aux nombreux progrès ( réduction des coûts de production et d'installation, possibilité de revendre le surplus d'électricité produite à EDF,...),les panneaux solaires photovoltaïques se développent chez les particuliers

 

3) Fonctionnement

A/ Le fonctionnement des panneaux solaires photovoltaïques

- Les panneaux solaires photovoltaïques transforment l'énergie fournie par les rayons du soleil en électricité

- L'électrique produite par les panneaux solaires photovoltaïques est appellée puissance, et est exprimée en Watt

 

--> La puissance d'un panneau solaire photovoltaïque dépend de deux éléments principaux :

1) La tension

Chaque panneau solaire photovoltaïque est constitué de cellules solaires produisant 0.5 à 0.6V chacune. Généralement, chaque panneau contient 20 cellulesphotovoltaïques : il libère donc une tension de 12V, et ce quelque soit l'ensoleillement

  

2) L'intensité

L'intensité d'un panneau solaire photovoltaïque dépend elle-même deux choses :

a) Les cellules photovoltaïques dont sont constituées les panneaux, qui peuvent être plus ou moins coûteuses et efficaces :

 - les cellules monocristallines : le rendement est très bon (15 à 22% *) mais le coût de fabrication est élevé.
- les cellules polycristallines : elles sont moins chères à fabriquer mais le rendement est un peu moins bon (10 à 13% *).
- les cellules amorphes : leur coût est très faible mais le rendement l'est aussi (5 à 10% *).

b) L'exposition solaire du panneau , différente selon les région de France et du monde : 

 

 

B) Le fonctionnement des panneaux solaires photovoltaïques par rapport à la maison

  

              

 1  -  Les panneaux solaires photvoltaïques produisent de l'énergie électrique, sous forme de courant continu

2 - Le courant continu est converti en courant alternatif par l'onduleur. Ainsi, il peut circuler dans les circuits de la maison, ou être injecté dans le réseau EDF

3 - La quantité d'énergie produite est évaluée par le compteur de production

4 - L'électricité peut alors :   *      soit être utilisée dans la maison

                                         *      soit être revendue au réseau EDF

 

4) Domaines d'utilisation

 1) Les Satellites

L'une des premières utilisations des panneaux solaires fut pour les satellites. Même si le rendement des panneaux solaires était assez faible à l'époque, ils permettaient aux satellites                 ( très souvent exposés au rayonnement solaire) d'être autonomes en électricité 

 

 

 

2) L'utilisation domestique ou en entreprise

De plus en plus de particuliers font installer des panneaux solaires chez eux. Il y a deux grands cas de figure :  

- soit les particuliers ont pris conscience de l'écologie, et  veulent faire un geste pour l                                                   l'environnement ( mais aussi pour leur porte-feuille !)

-  soit ils habitent dans un endroit non raccordé au réseau EDF, par exemple dans un l                       coin de montagne reculé ( les coûts de raccordement s'élèvent à environ 30 000 € le km !)

Certaines entreprises se mettent également à l'énergie solaire, comme c'est le cas du Campus Google datant de 2006. Il est intégralement recouvert de panneaux solaires, et est ainsi la pus grande installation solaire des Etats-Unis en entreprise.Ses panneaux solaires pourraient alimenter en électricité l'équivalent de plus de 1000 maisons californiennes ! 

 

                           

Maison avec panneaux solaires photovoltaïques Google 

 

 

 

3) Les Champs et Centrales Solaires

Il existe de plus en plus de centrales solaires dans le monde. La plus grande centrale solaire mondiale a été inaugurée en 2007 en Allemagne. La puissance énergétique peut atteindre jusqu'à 1000 MW

 

                                                                                                                                                             

4) Les voitures et avions

 De nombreux prototypes de voiture et d'avions sont réalisés par les scientifiques pour permettre, un jour, à chacun de se déplacer proprement, sans engendrer de pollution

 

 Prototype Solar Impulse 

 

 

 

 

 

 

 Prototype Nuna II . Cette voiture a recémment battu le record de vitesse de sa catégorie avec une vitesse moyenne de 96.8 km/h

 

 

 

 

5) La Tour Solaire

La première tour solaire a vu le jour en Espagne.  Il s'agit d'une tour haute d'au moins 300 m entourée d'une grande surface de miroirs. Ces miroirs reflètent les rayons du soleil en un même point au bas de la hauteur. L'air, chauffé, va monter dans la tour, et par différence de densités, entrîner des turbines produisant de l'électricité. Un autre projet de tour solaire est né en Australie. Cette nouvelle tour atteindrait la hauteur incroyable de 1 km !

 

 

 

6) Les Horodateurs et Bornes SOS

Ces appareils sont rendus autonomes grâce aux panneaux solaires placés dessus:

 

 

6) Les "Gadgets"

Il existe de plus en plus de "gadgets" utilisant l'énergie solaire photovoltaïque, comme :

     - Les petites lampes 

 

    -  Les lampadaires

 

 

 

 

  -  Les chargeurs de téléphones portables

 

 

 

 5) Les Avantages

Les avantages de l'énergie solaire photovoltaïque sont :

- Cette énergie est renouvelable, c'est une énergie propre et durable

- Il est possible de revendre l'électricité en cas de surplus de production.