Comment s'effectue la conversion de la lumière en énergie électrique ?

Quelle sera l'importance de l'énergie photovoltaïque dans le futur ?

Comment s'effectue la conversion de la lumière en énergie électrique ?

Quelle sera l'importance de l'énergie photovoltaïque dans le futur ?

SAAINE Youssef 2011/2012

L'ENERGIE PHOTOVOLTAIQUEL'ENERGIE PHOTOVOLTAIQUE

SOMMAIRESOMMAIRE I-Introduction

II-L'effet photovoltaïque– Quelques définitions

– Historique

– Les photopiles

– La conversion photovoltaïque

– Le rendement

III-Applications

– Domaine industriel et services publics L'espace Les centrales photovoltaïques Les services publics

– Pour le particulier L'urbanisme Habitations isolées Les transports Biens de consommation

IV-Le photovoltaïque, solution au problème énergétique ?

V-Les avantages et les inconvénients du photovoltaïque.

– Les avantages

– Les inconvénients

VI-Conclusion

INTRODUCTIONINTRODUCTION

Ressources les plus utilisées: fossiles et nucléaires

Mais elles se raréfient

Energies renouvelables: Marémotrices, Eoliennes, Solaires ?

Energies solaires:

Thermique

Thermodynamique

Photovoltaïque

II-L'EFFET PHOTOVOLTAIQUEII-L'EFFET PHOTOVOLTAIQUE

a) Quelques définitions

La conversion photovoltaïque: transformation directe de la lumière en énergie électrique grâce à des cellules.

Photovoltaïque:"photo" qui signifie lumière"volta" du nom de l'inventeur de la première pile électrique

Photopile: Cellule qui utilise l'effet photovoltaïque pour produire de l'électricité. Si on en rassemble plusieurs, on obtient un panneau photovoltaïque.

L'EFFET PHOTOVOLTAIQUEL'EFFET PHOTOVOLTAIQUE

b) Historique

1839: découverte par le physicien Antoine César Becquerel

1954: première photopile

1959: premier satellite équipé de photopiles

1973: choc pétrolier qui contribua au développement de la technologie photovoltaïque

L'EFFET PHOTOVOLTAIQUEL'EFFET PHOTOVOLTAIQUE

c) Les photopiles

Elles sont composées d'un matériau semi-conducteur qui absorbe l'énergie lumineuse et la transforme directement en courant électrique.

L'EFFET PHOTOVOLTAIQUEL'EFFET PHOTOVOLTAIQUE

d) La conversion photovoltaïque

Semi-conducteur: matériau dont la concentration en charges libres est très faible.

Dopages: de type négatif: introduction d'atomes étrangers pouvant donner un électron supplémentaire: charge négativede type positif: " " donner un trou excédentaire.

Grâce à la jonction semi-conductrice, il en résulte une différence de potentiel de 0,5V et un courant électrique de 30 mA/cm² est créé.

L'EFFET PHOTOVOLTAIQUEL'EFFET PHOTOVOLTAIQUE

e) Le rendement

C'est le rapport entre l'énergie électrique aux bornes de la cellule PV et l'énergie incidente.

3 types de photopiles: les cellules mono-cristallines les cellules poly-cristallines les cellules amorphes

la puissance maximale du panneau (en watt crête) l'intensité de l'ensoleillement le nombre d'heures d'exposition au soleil l'angle d'exposition au soleil

III-APPLICATIONSIII-APPLICATIONS

a) L'espace

1959: lancement du premier satellite Vanguard, équipé de photopiles

A gauche: satellite NIMBUS

A droite: SKYLAB (NASA)

APPLICATIONSAPPLICATIONS

b) Les centrales photovoltaïques

France (340 kW), Etats-Unis (8 MW), Japon (1MW)...

APPLICATIONSAPPLICATIONS

c) Les services publics

Téléphones de secours d'autoroutes, relais pour la télévision, la radio...

Le service des phares et balises...

Le phare des Poulains à Belle Ile en merLe phare des Poulains à Belle Ile en mer

-Puissance crête installée = 3 000 Wc

-Surface de panneaux actifs = 32 m²

-Surface de panneaux fictifs = 15 m²

-Parc de batteries de 800 Ah en 48 V, offrant une autonomie de 10 jours sans soleil.

-Batteries stationnaires au plomb. Grande réserve d'électrolyte

-Groupe Electrogène d'appoint permettant de compléter la fourniture énergétique des panneaux solaires aux mois d'hiver (quelques heures par semaine).

-Puissance = 7,5 kW

-Energie = Gasoil

APPLICATIONSAPPLICATIONS

d) L'urbanisme

Maisons photovoltaïques (2 à 3 kWc par toit) en Europe

Bâtiments commerciaux

APPLICATIONSAPPLICATIONS

e) Habitations isolées

Electricité dans les pays en voie de développement grâce au photovoltaïque ?

Unités photovoltaïques pour:

le pompage de l'eau

la réfrigération pour la production de glace et la conservation de vaccins, de sang, de produits agricoles, etc.

l'éclairage

APPLICATIONSAPPLICATIONS

APPLICATIONSAPPLICATIONS

f) Les transports

les bateaux

Le "Kayak" solaire du Japonais Kenichi Horie construit avec des canettes de bières et recouvert de cellules photovoltaïques

APPLICATIONSAPPLICATIONS

les avions:

Le PATHFINDER, prototype expérimental de la NASA

APPLICATIONSAPPLICATIONS

les voitures photovoltaïques:

On réalise bien sur la photo de gauche, l'envergure importante des panneaux photovoltaïques

Photo de droite, la SCV 4 (Solar Commuter Vehicule) de KYOCERA

APPLICATIONSAPPLICATIONS

g) Biens de consommation

le petit appareillage fonctionnant grâce à des cellules amorphes:

calculatrices

montres

pèse-personne

lampes de poches

le pays le plus évolué: le Japon

IV-LE PHOTOVOLTAIQUE, SOLUTION AU IV-LE PHOTOVOLTAIQUE, SOLUTION AU PROBLEME ENERGETIQUE ?PROBLEME ENERGETIQUE ?

Besoins énergétiques toujours en hausse

Raréfaction des ressources fossiles + risques d'effet de serre

Conférence de l'ONU de 1992

prise de conscience politique

énergie nucléaire: très importante + ne pas oublier Tchernobyl

énergie thermique: déverse trop de gaz à effet de serre

énergie éolienne: pas de vent partout + installations complexes

L'énergie photovoltaïque est-elle la meilleure des solutions énergétiques ?

V-LES AVANTAGES ET LES INCONVENIENTS V-LES AVANTAGES ET LES INCONVENIENTS DU PHOTOVOLTAIQUEDU PHOTOVOLTAIQUE

1) Les avantages

côté écologique: non polluant, pas de gaz à effet de serre. Après installation, ne nuit pas à l'environnement

énergie renouvelable: soleil est une source inépuisable

caractère modulable des panneaux photovoltaïques: pour petites et grandes puissances. Solution intéressante pour l'apport en électricité des régions isolées

extrême fiabilité

coûts de fonctionnement très faibles

LES AVANTAGES ET LES INCONVENIENTS DU LES AVANTAGES ET LES INCONVENIENTS DU

PHOTOVOLTAIQUEPHOTOVOLTAIQUE 2) Les inconvénients

fabrication très chère et complexe

rendements des photopiles encore trop faibles

manque de compétitivité pour grosses productions d'énergie électrique

problème de stockage

réticence de certains pays

inégale répartition de l'ensoleillement sur Terre

Hiver et nuit

VI-CONCLUSIONVI-CONCLUSION

certains défauts seront corrigés dans le futur

rendement des photopiles

prix de fabrication

compétitivité en hausse

certainement la technologie principale pour les régions isolées et le développement de pays en difficulté

Mais ensoleillement inégal qui freinera l'énergie photovoltaïque dans le futur