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Les Panneaux Solaires

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Petit à petit, les panneaux solaires couvrent les toits de nos maisons, immeubles, stations services, établissements scolaires,… L’énergie solaire a la cote! À l’heure de la flambée du prix des énergies traditionnelles, l’énergie solaire nous apparaît comme une alternative séduisante, une énergie « propre » respectueuse de l’environnement. D’après le dernier rapport de l ‘ADEME (Agence de l’Environnement et de la maîtrise de l’Énergie), 61% des Français considèrent que le développement des énergies renouvelables passe par le développement du solaire. Chauffer de l’eau et produire de l’électricité constitue les deux objectifs principaux du captage des rayons solaires. Mais le secteur est en pleine évolution et d’autres projets novateurs sont à l’étude comme le « froid solaire » ou le solaire thermodynamique.

1.Les principes de base des panneaux solaires:

à chaque seconde, la Terre reçoit du soleil la quantité d’énergie consommée par l’humanité pendant un an! Capter cette énergie pour améliorer notre confort relève donc du bon sens. Cette opération passe par l’utilisation de panneaux solaires, qui seront différents selon l’usage que l’on veut faire de cette énergie. Les panneaux solaires thermiques vont convertir le rayonnement infra-rouge en énergie calorifique. Ce sont eux que l’on trouve dans les installations de chauffages de l’eau sanitaire comme les chauffe-eaux solaires. Les panneaux solaires photovoltaïques vont, quant à eux, transformer le rayonnement solaire ultra-violet en électricité.

2.Panneaux solaires thermiques ou panneaux solaires photovoltaïques?

- Les panneaux solaires thermiques sont de plusieurs types (capteurs plans, capteurs sous vide, capteurs non vitrés). Les plus courants sont les capteurs plans. Ils sont constitués d’un caisson abritant une plaque métallique noire et un serpentin contenant un fluide caloporteur. Le tout recouvert d’une plaque de verre transparente afin de favoriser l’effet de serre. La plaque métallique va capter le rayonnement et va chauffer le fluide caloporteur, qui, à son tour, va chauffer l’eau sanitaire qui sera stockée dans un ballon.
- Les panneaux solaires photovoltaïques sont constitués d’un assemblage de cellules photovoltaïques fabriquées à partir des matériaux semi-conducteurs, principalement du silicium cristallin. Des progrès ont été faits ces dernières années et la superposition de deux couches de matière active, silicium amorphe au-dessus et silicium microcristallin en dessous, tend à supplanter la juxtaposition de « tranches » de silicium cristallin car elle permet de capter une partie plus étendue du spectre lumineux. Une cellule produit très peu d’énergie c’est pour cela qu’il est indispensable de les combiner pour former des modules (ou panneaux) photovoltaïques. Ces panneaux photovoltaïques vont transformer le rayonnement solaire en courant électrique continu. Le courant produit est alors transmis soit à un onduleur qui le transforme en courant alternatif et l’injectera dans le réseau public (on parle alors d’ »installation photovoltaïque raccordée au réseau »), soit à des batteries qui vont l’accumuler et le restituer au fil de vos besoins (« installation photovoltaïque sur site isolé »). Il est important de noter que les panneaux solaires ne produisent pas d’énergie la nuit.

3.Coût et rentabilité des panneaux solaires

- En ce qui concerne les panneaux solaires thermiques, leur efficacité n’est plus à prouver. Bien entendu, le rendement sera meilleur si le taux d’ensoleillement est élevé mais étant donné que l’eau chaude sanitaire représente 20% des dépenses d’un foyer et que le solaire thermique permet de réaliser jusqu’à 80% d’économie sur une consommation d’énergie classique, l’investissement paraît rentable. L’installation d’un chauffe-eau a un prix (comptez 3000 à 4000 € pour un ballon de 200 litres) mais des crédits d’impôts (45% de la dépense si l’installation passe des entreprises agréées) incitent à aller dans ce sens. Cependant, l’arrivée des nouveaux chauffe-eaux thermodynamiques (qui intègrent une pompe à chaleur air/eau) sur le marché du chauffage de l’eau sanitaire risque de concurrencer sérieusement le système solaire.
- Produire de l’électricité et être autonome en matière énergique est le rêve qui a hanté plusieurs générations de nos concitoyens. Avec la généralisation de panneaux photovoltaïques, le rêve semble à portée de main, mais ne nous y trompons pas. L’autonomie n’est pas encore pour demain et si elle se réalise pour certains, elle a un coût. En premier lieu, dans la majorité des cas, l’électricité qui sera produite sur votre toit ne sera pas consommée par vous-même directement mais revendue à EDF ( le prix de rachat, variable selon votre installation, est naturellement supérieure au prix de vente). Vous serez donc producteur d’électricité mais dépendant d’un distributeur pour en consommer; sauf, si vous décidez d’investir dans un moyen de stockage de l’énergie produite (batteries); mais ces accumulateurs sont encore chers actuellement, peu performants et exigent une veille permanente.
L’installation de panneaux photovoltaïques a également un coût, qui est, lui aussi, peut être réduit par l’attribution de subventions de l’ADEME et de la Région. 1 m² de panneaux solaires est nécessaire pour produire 1 kWh (kilowatt-heure). L’installation de 1 m² vous revient, après déduction des aides, à environ 400 €. La durée de vie des panneaux photovoltaïques est estimée à 25 ans.

4.Les projets du futur dans le solaire:

- le « froid » solaire. Eh oui, c’est possible! Le principe de la réfrigération solaire à « adsorption » (ne pas confondre avec absorption) fabrique du froid à partir du rayonnement solaire capté par des panneaux solaires thermiques. Des « frigos » solaires ont été testés avec succès dans les régions sahariennes.
- le solaire thermodynamique permet, par un jeu de miroirs, de concentrer la chaleur du soleil afin de porter à plusieurs centaines de degrés un fluide caloporteur. Ce fluide, porté à haute température, va générer de la vapeur et faire tourner une turbine qui produira à son tour de l’électricité. L’intérêt d’un tel procédé permet de produire l’électricité jour et nuit. Ces véritables centrales solaires pourraient remplacer à terme les centrales nucléaires.

N’attendez plus et optez pour une des energies du futur avec les panneaux solaires pour alimenter votre domicile .

Le Photovoltaïque

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Parmi les énergies renouvelables qui ont vues le jour dans le cadre du développement durable, et qui sont parties pour faire long feu et se répondre très rapidement dans la sphère terrestre, on distingue sans surprise le photovoltaïque.

Toutes cellules ou micro-organisme vivant sur la terre a besoin d’une énergie pour naitre croitre et se maintenir en vie, celle-ci depuis la nuit des temps a été fournie par le soleil. Le premier maillon de production de cet oxygène si cher à la vie est la photosynthèse.

Mais c’est quoi au juste le photovoltaïque ?

L’énergie solaire photovoltaïque, fait référence à l’énergie récupéré et transformée directement en électricité à partir des rayons du soleil, par des panneaux photovoltaïques, c’est le résultat d’une conversion directe dans un semi-conducteur d’un photon en électron. La cellule photovoltaïque est une composante électronique, qui fonctionne sur le principe de l’effet photoélectrique. Cette cellule reliée est reliée à plusieurs de ses semblables, génère un courant continu, et peut être alors utilisé soit pour la distribution ou pour un usage particulier. C’est au français Alexandre-Edmond Becquerel que l’on doit cette découverte de la photovoltaïque en 1839.

Comment est-ce que le panneau photovoltaïque fonctionne ?

C’est un panneau qui est constitué d’une série de cellules photovoltaïques, formé d’un matériau semi-conducteur en deux couches, l’un est dopée positivement (P) et l’autre est négative (N), c’est une jonction positive/négative, et lorsque l’on arrache un électron on a à sa place (un trou) une charge positive, ce qui pousse la cellule à produire un courant continu.

Les technologies de fabrication des modules.

Il existe différents type de cellules et plusieurs procédés de fabrication, le semi-conducteur de fabrication le plus utilisé est le silicium, en suite viennent les technologies des couches minces.

1. Les technologies cristallines :

elles utilisent des cellules plates extrêmement fines (0,15 à 0,2 mm), découpées dans un lingot obtenu par fusion et moulage, puis elles seront connectées entre elles et collées sous le verre de protection du module, leur matière première c’est le silicium qui le matériau de base de près de 95% de la production mondiale de module. On utilise pour la fabrication de ces modules ces quatre qualités de silicium : le silicium multi cristallin, Le silicium monocristallin, Le silicium en ruban, le silicium amorphe.

2. Les technologies couches minces :

elles consistent à déposer sous vide sur un substrat (métal, plastique, verre, etc.), une fine couche uniforme composée d’un à plusieurs matériaux réduits en poudre. Outre le silicium amorphe qui fait le lien entre les deux grandes catégories de matériaux semi-conducteur, les chercheurs ont aboutis à l’apparition d’une diversité de technologies utilisant des complexes de matériaux en couches minces, dont les plus utilisés actuellement sont : le Tellurure de Cadmium (CdTe), le Cuivre/Indium/Sélénium (CIS)/ (CIGS)/ (CIGSS), l’Arséniure de Gallium (Ga-As).

Le photovoltaïque est la seule alternative connue à ce jour pour la production d’électricité sans avoir recourt à la force mécanique, outre cette qualité à ne pas avoir besoin de maintenance et ne tombe aucunement en panne puisqu’aucun mécanisme n’est mis à l’action, il est aussi la seule source d’énergie à n’occasionner aucun impact ou nuisance immédiat sur l’environnement.