Les formes exploitables des énergies renouvelables.

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  • Les formes exploitables des nergies renouvelables
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  • Les deux grandes sources dnergie renouvelables sont deux racteurs nuclaires ! Soleil = fusion Noyau terrestre= fission
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  • Lnergie solaire est la source de lnergie lhydraulique et de la croissance de la biomasse.
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  • Le soleil est aussi la source de lnergie olienne
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  • Une nergie renouvelable est une nergie exploite par l'Homme, de telle manire que ses rserves ne s'puisent pas. En d'autres termes, sa vitesse de formation doit tre plus grande que sa vitesse d'utilisation.
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  • Le solaire L'olien L'hydraulique La biomasse La gothermie
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  • Le solaire nergie solaire thermique nergie photovoltaque Lnergie solaire a directement pour origine lactivit du Soleil. Le Soleil met un rayonnement lectromagntique dans lequel on trouve notamment les rayons cosmiques, gamma, X, la lumire visible, linfrarouge, les micro-ondes et les ondes radios en fonction de la frquence dmission. Tous ces types de rayonnement lectromagntique mettent de lnergie. Le niveau d irradiance (le flux nergtique) arrivant la surface de la Terre dpend de la longueur donde du rayonnement solaire.
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  • nergie solaire thermique chauffe-eau solaire Dans les conditions terrestres, le rayonnement thermique se situe entre 0,1 et 100 micromtres. Il se caractrise par lmission dun rayonnement au dtriment de lnergie calorifique du corps metteur. Ainsi, un corps mettant un rayonnement thermique voit son nergie calorifique diminuer et un corps recevant un rayonnement thermique voit son nergie calorifique augmenter. Le Soleil met principalement dans le rayonnement visible, entre 0,4 et 0,8 micromtres. Ainsi, en rentrant en contact avec un corps le rayonnement solaire augmente la temprature de ce corps. On parle ici dnergie solaire thermique. Cette source dnergie est connue depuis trs longtemps, notamment par le fait de se positionner un endroit ensoleill afin de se rchauffer.
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  • nergie solaire thermique L'nergie thermique peut tre utilise directement ou indirectement : directement pour chauffer des locaux ou de l'eau sanitaire (panneaux solaires chauffants) ou des aliments (fours solaires), indirectement pour la production de vapeur d'un fluide caloporteur pour entraner des turbines et ainsi obtenir une nergie lectrique (nergie solaire thermodynamique (ou heliothermodynamique)). Centrale solaire de THEMIS
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  • nergie photovoltaque Lnergie photovoltaque se base sur leffet photolectrique pour crer un courant lectrique continu partir dun rayonnement lectromagntique. Cette source de lumire peut tre naturelle (soleil) ou-bien artificielle (une lampe).
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  • Principe de fonctionnement Les cellules photovoltaques (photon : grain de lumire et volt: unit de tension) convertissent directement l'nergie lumineuse en lectricit courant continu basse tension. Comme l'nergie lumineuse est le soleil, on parle alors de cellules solaires. On distingue deux types de panneaux solaires : - Les panneaux solaires thermiques, appels capteurs solaires thermiques, qui convertissent la lumire en chaleur rcupre et utilise sous forme d'eau chaude. - Les panneaux solaires photovoltaques, appels modules photovoltaques, qui convertissent la lumire en lectricit. Le solaire photovoltaque est communment appel PV. Dans les deux cas, les panneaux sont habituellement plats, d'une surface approchant plus ou moins le m pour faciliter et optimiser la pose. Les panneaux solaires sont les composants de base de la plupart des quipements de production d'nergie solaire.
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  • Les diffrents types de cellules On distingue en outre, en fonction des technologies utilises : - silicium monocristallin : les capteurs photovoltaques sont base de cristaux de silicium encapsuls dans une enveloppe plastique (rendement 15%). - silicium polycristallin : Les capteurs photovoltaques sont base de polycristaux de silicium, notablement moins coteux fabriquer que le silicium monocristallin, mais qui ont aussi un rendement un peu plus faible (rendement de 13%). Ces polycristaux sont obtenus par fusion des rebuts du silicium de qualit lectronique. - silicium amorphe : les panneaux tals sont raliss avec du silicium amorphe au fort pouvoir nergisant et prsents en bandes souples permettant une parfaite intgration architecturale (rendement de 7%).
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  • La fabrication Les panneaux solaires photovoltaques regroupent des cellules photovoltaques relies entre elles, en srie et en parallle. Ce sont les cellules base de silicium qui sont actuellement les plus utilises, les autres types tant encore soit en phase de recherche/dveloppement, soit trop chres et rserves des usages o leur prix n'est pas un obstacle.
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  • Le recyclage Le recyclage des modules base de silicium cristallin consiste en un simple traitement thermique servant sparer les diffrents lments du module photovoltaque et permet de rcuprer les cellules photovoltaques, le verre et les mtaux (aluminium, cuivre et argent). Le plastique comme le film en face arrire des modules, la colle, les joints, les gaines de cble ou la boite de connexion sont brls par le traitement thermique. Une fois spares des modules, les cellules subissent un traitement chimique qui permet dextirper les contacts mtalliques et la couche anti-reflet. Ces plaquettes recycles sont alors : soit intgres dans le process de fabrication de cellules et utilises pour la fabrication de nouveaux modules, soit fondues et intgres dans le process de fabrication des lingots de silicium. Exemple : Lentreprise allemande Deutsche Solar, filiale de Solarworld, dispose de sa propre usine de recyclage mise en service en 2003 afin de traiter les modules photovoltaques en fin de vie provenant dune ancienne centrale photovoltaque installe sur lile de Pellworm en mer du Nord.
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  • Lactivit solaire est la principale cause des phnomnes mtorologiques. Ces derniers sont notamment caractriss par des dplacements de masse dair lintrieur de latmosphre. Cest lnergie cintique de ces dplacements de masse dair qui est la base de lnergie olienne. Lnergie olienne consiste ainsi utiliser cette nergie mcanique. Lnergie olienne a aussi t vite exploite laide de moulins vent quips de pales en forme de voile, comme ceux que lon peut voir aux Pays-Bas ou encore ceux mentionns dans Don Quichotte. Ces moulins utilisent lnergie mcanique pour actionner diffrents quipements. Les moulins des Pays-Bas actionnent directement des pompes dont le but est dasscher ou de maintenir secs les polders du pays. Les meuniers utilisent des moulins pour faire tourner une meule grains. Aujourdhui, ce sont les oliennes qui prennent la place des moulins vent. Les oliennes transforment lnergie mcanique en nergie lectrique, soit pour linjecter dans un rseau de distribution soit pour tre utilise sur place (site isol de rseau de distribution). L'olien
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  • Puissance proportionnelle au cube de la vitesse du vent La vitesse augmente avec la hauteur au dessus du sol et en bord de mer et offshore Importance du gisement olien : nombre dheures de fonctionnement annuel
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  • Vitesse du vent en m/s Puissance lectrique dlivre par m au sol occups par des oliennes en W/m
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  • Les types doliennes olienne Darriusolienne Savoniusolienne pales
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  • Eolienne 3 pales : Pour une olienne, la force exerce par le vent est donc plus importante au niveau de la pale la plus haute quau niveau de celle la plus basse. Cette diffrence induit une torsion au niveau de laxe du rotor et du moyeu de lolienne. Cela entrane des contraintes mcaniques et augmente lusure et le risque de panne du systme. La multiplication du nombre de pales et leur disposition en Le vent est frein par les obstacles du sol (arbres, btiments), par consquent, sa vitesse augmente avec laltitude. nombre impaire (donc sans opposition verticale) rduit ces contraintes. En outre, cela diminue les vibrations et donc le bruit mis par lolienne. Cependant, chaque pale produit des turbulences qui gnent la pale suivante et rduit donc le rendement global du dispositif. Par ailleurs, le cot dune olienne augmente avec le nombre de pales. Le nombre de trois pales est donc le meilleur compromis entre fiabilit technique, rendement, cot et nuisance sonore rduite. Son principe repose sur leffet de portance subi par un profil soumis laction d'un vent relatif
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  • olienne Savonius Le type Savonius, constitu schmatiquement de deux ou plusieurs godets demi- cylindriques lgrement dsaxs prsente un grand nombre d'avantages. Outre son faible encombrement, qui permet dintgrer lolienne aux btiments sans en dnaturer lesthtique, il est peu bruyant. Il dmarre de faibles vitesses de vent et prsente un couple lev quoique variant de faon sinusodale au cours de la rotation. Ajoutons finalement que laccroissement important de la masse en fonction de la dimension rend lolienne de type Savonius peu adapte la production de masse dans un parc oliennes.
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  • olienne Darrius Le type Darrieus repose sur leffet de portance subi par un profil soumis laction d'un vent relatif ; effet qui s'exerce sur l'aile d'un avion. On distingue plusieurs dclinaisons autour de ce principe, depuis le simple rotor cylindrique - deux profils disposs de par