L'énergie photovoltaïque : solution aux problèmes énergétiques ?

Résumé du document

L'énergie, que nous dépensons aujourd'hui presque sans compter, repose en grande partie sur les énergies fossiles. En effet, ces énergies non
renouvelables puisque formées pendant des millions d'années comme le pétrole ou le charbon sont en train de s'épuiser. Utilisées intensivement durant
plus de 150 ans, elles nous conduisent vers un effet de serre de plus en plus important qui, entre autres, intensifiera les catastrophes naturelles. Face aux prévisions d'épuisement de ces ressources, aux problèmes écologiques et climatiques, aux crises pétrolières, l'être humain va être contraint pour la
première fois dans ces circonstances, de se tourner vers d'autres formes d'énergies.
Mais quelle(s) énergie(s) ?
Cette problématique extrêmement vaste semble être une des plus importantes du XXIème siècle étant donné son importance et sa complexité.
Nous n'aurons pas la prétention d'y répondre (qui le ferait ?) mais seulement tenter d'analyser une des réponses qui semblerait être, à première vue,
envisageable. Parmi toutes les énergies (théoriquement) exploitables comme la pile à
hydrogène, l'énergie éolienne, nucléaire (fission et surtout fusion avec le fameux ITER), géothermale, hydraulique, nous avons choisi l'énergie solaire
et plus particulièrement la production d'électricité à partir de l'énergie lumineuse du Soleil.
Le problème réside dans la forme de l'énergie que nous recevons. En effet, elle n'est pas nécessairement celle sous laquelle cette énergie est utilisable.
C'est pour cela que nous devons utiliser des processus de conversion d'énergie.
Dans notre cas, les cellules solaires hotovoltaïques permettent de convertir l'énergie lumineuse du soleil en énergie électrique sachant qu'en une seule journée, la Terre reçoit l'équivalent de 30 fois la consommation électrique
annuelle mondiale.
Ainsi, nous essaierons d'abord de comprendre comment fonctionne une cellule solaire puis nous passerons à la mise en application en France et dans une maison individuelle pour enfin aboutir à une conclusion de notre analyse.

Extraits

[...] La source lumineuse est placée à une distance quelconque (ici 30cm). Page 9 sur 19 Mesures : % de couverture de la CPV Intensité mesurée Tension mesurée Graphique : Variation de la Tension et de l'Intensité en fonction du pourcentage de recouvrement de la CPV Tension en mV Intensité en mA de recouvrement de la CPV Intensité mesurée Tension mesurée Constat et Bilan : Nous remarquons que la tension ne varie pas linéairement. Ainsi à 50% d'éclairement, la tension reste relativement élevée. [...]

[...] L'énergie des photons lumineux captés par les électrons périphériques (couche n leur permet de franchir et d'engendrer un courant électrique. Nous avons pris l'exemple du Silicium un peu plus haut mais l'effet photovoltaïque fonctionne avec d'autres semi-conducteurs. Evolution du Marché Millions de cellules fabriquées Tellure de Cadmium CdTe Amorphe Si Polycristallin Si Moncristallin Si Il existe ainsi des cellules photovoltaïques constituées de matériaux différents. Il y a le Silicium Polycristallin (refroidissement forcé), le Années Graphique réalisé selon des données de la Société Française de Physique Page 6 sur 19 Monocristallin (refroidissement lent), l'Amorphe (silicium pur diffusé sur une plaque de verre) mais aussi le Tellurure de Cadmium et l'Arséniure de Gallium. [...]

[...] Au cours des années 80, la technologie photovoltaïque terrestre a progressé régulièrement par la mise en place de plusieurs centrales de quelques mégawatts, et est même devenue familière des consommateurs à travers de nombreux produits de faible puissance y faisant appel : montres, calculatrices, balises radio et météorologiques, pompes et même réfrigérateurs solaires. Cellules photovoltaïques alimentant le satellite Crédits : NASA Page 4 sur Comment une cellule photovoltaïque peut-elle produire de l'électricité à partir de lumière ? cellule photovoltaïque permet la conversion directe de l'énergie lumineuse en énergie électrique. [...]

[...] Nous n'avons pas pu réaliser cette expérience car il n'y avait qu'une seule cellule photovoltaïque disponible au lycée. Les mesures chiffrées proviennent donc de l'Université de Pau. 1er montage : en série R c p v A c p v V Une seule cellule dans le montage : 459 mV 112 mA Deux cellules en série : 2ème montage : en parallèle R 908 mV 116 mA A c p v c p v V Page 12 sur 19 Une seule cellule dans le montage : 459 mV 112 mA Deux cellules en parallèle : 454 mV 205 mA Conclusion : Nous constatons qu'en série, les valeurs des tensions s'ajoutent alors que l'intensité ne varie pas. [...]

[...] Le rendement réel de conversion d'un module est faible, de l'ordre de 10% actuellement avec une limite théorique pour une cellule de 29% au maximum. Page 16 sur 19 Les générateurs photovoltaïques ne sont donc compétitifs par rapport aux générateurs normaux que pour des faibles demandes d'énergie en régions isolées. Un problème important du photovoltaïque est que cette source d'énergie est complètement tributaire des conditions météorologiques. Ainsi, il n'y a aucune production la nuit et une production très amoindrie l'hiver. [...]