Solaire photovoltaïque : L'Electricité solaire
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENTLes photopiles sont constituées de matériaux semi-conducteurs
(généralement silicium) qui transforment directement la
lumière du rayonnement solaire en énergie électrique.
Les particules de lumière (photons) viennent heurter les électrons
sur le silicium et lui communiquent leur énergie. Le silicium est
traité (dopé) de manière à jouer le rôle
de clapet anti-retour (diode) d'électricité et ainsi à
diriger tous les électrons dans le même sens. Une tension
apparaît donc en présence de lumière aux bornes de
la photopile. Si l'on ferme le circuit à l'aide d'une lampe, d'un
moteur, etc., le courant peut circuler.
La tension est peu variable alors que le courant est quasi proportionnel
à la lumière reçue.
Les technologies se divisent en deux grandes familles :
Le silicium cristallin (qu'il soit mono ou poly) est une technologie éprouvée et robuste (espérance de vie : 30 ans), dont le rendement est de l'ordre de 13 %. Ces cellules sont adaptées à des puissances de quelques centaines de watts à quelques dizaines de kilowatts. Elles représentent près de 80 % de la production mondiale en 2000.
Silicium polycristallin
Ces cellules, grâce à leur potentiel de gain de productivité,
se sont aujourd'hui imposées : elles représentent 49 % de
l'ensemble de la production mondiale en 2000. L'avantage de ces cellules
par rapport au silicium monocristallin est qu'elles produisent peu de
déchets de coupe et qu'elles nécessitent 2 à 3 fois
moins d'énergie pour leur fabrication.
Silicium monocristallin
Son procédé de fabrication est long et exigeant en énergie;
plus onéreux, il est cependant plus efficace que le silicium polycristallin.
Silicium amorphe
Les coûts de fabrication sont sensiblement meilleur marché
que ceux du silicium cristallin. Les cellules amorphes sont utilisées
partout où une alternative économique est recherchée,
ou, quand très peu d'électricité est nécessaire
(par exemple, alimentation des montres, calculatrices, luminaires de secours).
Elles sont également souvent utilisées là où
un fort échauffement des modules est à prévoir. Cependant,
le rendement est de plus de 2 fois inférieur à celui du
silicium cristallin et nécessite donc plus de surface pour la même
puissance installée. Les cellules en silicium amorphe sont actuellement
de moins en moins utilisées : 9,5 % de la production mondiale en
2000, alors qu'elles représentaient 12 % en 1999.
D'autres techniques semblent gagner du terrain aujourd'hui, ce sont les technologies en ruban et les couches minces.
Pour obtenir plus de tension, on assemble les cellules en série (pour obtenir une tension nominale de 12-14 V) et on les encapsule entre deux couches de verres pour les protéger des agressions extérieures.
Un module (durée de vie de 30 ans) compense en moins de 5 ans l'énergie dépensée pour sa fabrication.
PREALABLE
Dans une habitation, que ce soit pour les installations autonomes ou raccordées au réseau, une démarche globale préliminaire de maîtrise de l'énergie est nécessaire (changer les réfrigérateurs de mauvais rendement, éviter les halogènes et les lampes à incandescence et leur préférer les lampes basse consommation, équiper les appareils à veille de rallonges avec interrupteur intégré, et surtout, exclure le chauffage électrique…). L'usage de l'électricité doit être réservé aux applications nobles de celle-ci : éclairage, informatique, télévision, hi-fi, moteurs électriques…
INSTALLATIONS AUTONOMES
Si l'énergie solaire doit assurer la totalité des besoins en électricité d'un site, il est nécessaire de la stocker pour les périodes non ensoleillées. Ce stockage est généralement assuré par des batteries au plomb. Un régulateur les protège contre les surcharges ou la décharge profonde.
Applications :
Ces systèmes sont très bien adaptés aux "petits"
besoins d'électricité lorsque le réseau public est
inaccessible, les coûts de raccordements étant élevés.
Ils couvrent en outre un large domaine d'applications : télécommunications,
signalisation terrestre (routière), maritime (phares et balises)
et aérienne, pompage, électrification rurale, mobilier urbain
(horodateurs, abris bus...) et utilisation grand public (montres, calculatrices)...
INSTALLATIONS RACCORDEES AU RESEAU : LE PROGRAMME PHEBUS
Aujourd'hui
Depuis le 26 juillet 2006, les services ministériels ont revu
à la hausse les prix d'achat du kWh d'origine photovoltaïque.
En métropole continentale, le tarif applicable est de 31 centimes
€ / kWh auquel il faut ajouter 26 centimes € / kWh si les capteurs
sont intégrés au bâti.
Le contrat d'achat est conclu pour une durée de 20 ans.
Ce tarif est applicable pour les installations disposant de deux compteurs d'électricité : un pour la vente, l'autre pour l'achat. Actuellement, le particulier (ou la collectivité) est véritablement assimilé à un petit producteur d'électricité.
.: Les solutions:.
Schémas de principe
Crédits
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