TPE sur l'énergie photovoltaïque

Résumé du document

TPE de l'année 2005/2006 jugé à 17/20 par les examinateurs. Le sujet traité concerne ici l'énergie photovoltaïque, ce document comprend, en effet, le détail de plusieurs expériences réalisées personnellement, une étude de cas pour la France avec le détail des calculs, des schémas et des graphiques précis.

Extraits

[...] Quel est l'historique de la cellule photovoltaïque ? La conversion de la lumière en électricité, appelée effet photovoltaïque, a été découverte par Edmond Becquerel en 1839 et expliquée par Albert Einstein ce qui lui vaudra son (seul prix Nobel en 1921. Les premières vraies cellules sont apparues en 1930 avec les cellules à oxyde cuivreux puis au sélénium. Mais ce n'est qu'en 1954, avec la réalisation des premières cellules photovoltaïques au silicium dans les laboratoires de la compagnie Bell Telephone, que l'on entrevoit la possibilité de fournir de l'énergie. [...]

[...] Avantages du photovoltaïque Horodateur photovoltaïque à Paris N ous l'avons vu plus haut, le photovoltaïque présente certains avantages appréciables. D'abord une haute fiabilité. L'installation ne comporte aucune pièce mobile : ainsi il n'y a aucun Page 15 sur 19 problème mécanique et la maintenance est très rare. L'industrie spatiale a été la première a se servir des CPV en raison justement de cette grande fiabilité. Le coût de fonctionnement est très faible vu les entretiens réduits et il ne nécessite ni combustible, ni personnel hautement spécialisé. [...]

[...] Page 13 sur 19 III. L'ENERGIE PHOTOVOLTAÏQUE PEUT-ELLE ETRE PROMETTEUSE ? Etude de cas : la France L a question que nous nous sommes posée est la suivante : Actuellement, pourrions-nous produire l'électricité en France seulement avec des cellules photovoltaïques ? Données : -Production française d'électricité brute en 2004: 550 TWh/an^-1 = 550*10^9 kWh/an^-1 -1TWh = 10^9 kWh -Energie moyenne reçue suivant l'ensoleillement en France : 1300kWh/m²/an^-1 -Journée moyenne : 12h -Rendement moyen d'une CPV actuellement : 10% -Superficie de la France : 544.435 Carte de réception de l'énergie solaire par par an Calculs : Calcul de l'énergie produite par de CPV en France : E produite = Rendement * E reçue = 10%*1300 E produite = 130 kWh/m²/an-1 Calcul du nombre de cellules nécessaires : Nombre de cellules d'un mètre carré nécessaires = (Energie nécessaire) / (Energie produite par un mètre carré de CPV) = (550*10^9) / (130) = 4,2*10^9 cellules nécessaires soit 4,2*10^9 mètre carré à occuper 4,2*10^9 = 4,2*10^3 Pourcentage superficie française à occuper = [(Superficie de cellules d'un mètre carré nécessaires)/ (Superficie)] *100 = 0,77% Page 14 sur 19 Conclusion : Ainsi, en couvrant 0,77% du territoire français, nous produirions autant d'électricité qu'avec les moyens actuels de production. [...]

[...] Un autre point important à ne pas négliger est la forme de stockage qui devra être réfléchie et améliorée. Les beaux jours du photovoltaïques sont donc à venir. La clé d'un développement économique avec une énergie propre comme la technologie photovoltaïque demande encore quelques progrès techniques pour diminuer les coûts, déjà divisés par quatre depuis les années 80. Un développement actuel de cette technologie à grande échelle semble un peu précoce mais parions que dans 20 ans, le photovoltaïque offrira à l'Humanité une source d'énergie enfin propre et surtout inépuisable. Page 18 sur 19 V. [...]

[...] Schéma simplifié CPV Source lumineuse Mesure de la luminosité Schéma électrique CPV Note : il faut placer une résistance afin de ne pas court-circuiter la Cellule Page 7 sur 19 Pour cette expérience, il nous fallait un luxmètre. Or, le lycée en étant dépourvu, nous avons été contraints de prendre les données provenant de l'Université de Pau. Tableau des résultats Crédits : Université de Pau Nous constatons ici une proportionnalité au carré entre les Lux et les Watt. Conclusion : La puissance U*I générée par la CPV augmente proportionnellement au carré lorsque la luminosité croît. Page 8 sur 19 Expérience 2 [réalisée]: Quelle est la nature du courant produit par une CPV ? [...]