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Panneaux photovoltaïques énergie solaire

Énergie solaire photovoltaïque

Énergie solaire photovoltaïque

L' énergie solairephotovoltaïque consiste en la transformation directe du rayonnement solaire en énergie électrique. Ce type d'énergie est souvent appelé directement énergie photovoltaïque.

Cette transformation en énergie électrique est réalisée en tirant parti des propriétés des matériaux semi-conducteurs utilisant des cellules photovoltaïques. Le matériau le plus couramment utilisé pour les systèmes photovoltaïques est le silicium amorphe, polycristallin ou monocristallin, le tellurure de cadmium et le séléniure / sulfure de cuivre et d'indium.

L' énergie solairephotovoltaïque présente des avantages spécifiques en tant que source d'énergie:

La production d'énergie peut être à grande échelle pour la consommation générale ou à petite échelle pour la consommation dans les petites maisons, les refuges de montagne ou les sites isolés.

Quelle est la situation actuelle de l'énergie photoélectrique?

L'énergie photovoltaïque est la troisième source d'énergie renouvelable en termes de capacité mondiale. Les sources renouvelables qui occupent la première position sont après l'hydroélectricité et l'énergie éolienne.

L'Agence internationale de l'énergie prévoit une croissance de 700 à 880 GW de 2019 à 2024. Selon les prévisions, l'énergie photovoltaïque pourrait devenir la technologie avec la plus grande capacité installée au milieu des années 2020.

En 2018, la capacité photovoltaïque installée dans le monde est passée à plus de 515 gigawatts (GW), couvrant environ 2% de la demande mondiale d' électricité.

Comment le rayonnement solaire est-il transformé en électricité?

Les panneaux photovoltaïques sont utilisés pour transformer le rayonnement solaire en électricité. Ces panneaux sont constitués de cellules photovoltaïques. Ces cellules ont la particularité de générer un courant électrique lorsqu'elles reçoivent un rayonnement solaire.

Les installations photovoltaïques peuvent être montées au sol, sur le toit, au mur ou flottantes. Le support peut être fixe ou utiliser un tracker solaire pour suivre le soleil à travers le ciel.

Silicium

La fabrication de cellules photovoltaïques est un processus coûteux, à la fois économiquement et dans le temps. Le silicium avec lequel la plupart des cellules photovoltaïques sont fabriquées est un matériau très abondant sur Terre. Cependant, le traitement du silicium est laborieux et compliqué. Les lingots de silicium sont fabriqués par des processus très compliqués. Par la suite, les tranches (cellules photovoltaïques) seront découpées dans ces lingots de silicium.

Une autre source pour obtenir du silicium est le recyclage de l'industrie électronique.

D'autres matériaux plus performants sont en cours de préparation.

Quelle est l'efficacité de l'énergie photovoltaïque?

Énergie solaire photovoltaïque

Selon la construction, les modules photovoltaïques peuvent produire de l' électricité à partir d'une gamme spécifique de fréquences lumineuses. En général, cependant, il ne peut pas couvrir toute la gamme solaire (en particulier, la lumière ultraviolette, infrarouge et faible ou diffuse).

Une grande partie de l'énergie provenant de la lumière solaire incidente n'est pas exploitée par des panneaux solaires. Si les panneaux étaient éclairés avec une lumière monochromatique, des rendements beaucoup plus élevés pourraient être obtenus.

Par conséquent, un autre concept de conception consiste à diviser la lumière en différentes longueurs d'onde et à diriger les faisceaux vers différentes cellules accordées dans ces plages. Celui-ci a été conçu pour augmenter l'efficacité de 50%.

Les scientifiques de Spectrolab, une filiale de Boeing, ont signalé le développement de cellules solaires multi-jonctions avec une efficacité de plus de 40%. Cette amélioration constitue un nouveau record mondial pour les cellules solaires photovoltaïques. Les scientifiques du Spectrolab prévoient également que la concentration des cellules solaires pourrait atteindre des rendements supérieurs à 45%, voire 50% à l'avenir, avec des rendements théoriques d'environ 58% dans les cellules à plus de trois jonctions.

Actuellement, le meilleur taux de conversion de la lumière solaire en énergie photovoltaïque dans les nouveaux produits commerciaux atteint une efficacité de module solaire d'environ 21,5%.

Quelles sont les utilisations et les applications de l' énergie solaire photovoltaïque?

Énergie solaire photovoltaïque

La principale application d'une installation d' énergie solaire photovoltaïque est la production d'énergie électrique à partir du rayonnement solaire.

Les systèmes photovoltaïques vont des petits systèmes montés sur le toit ou intégrés au bâtiment avec des capacités allant de quelques à plusieurs dizaines de kilowatts, aux grandes centrales électriques à grande échelle de centaines de mégawatts.

Les principales applications sont les suivantes:

  • Systèmes intégrés dans les toits et les bâtiments. Les systèmes photovoltaïques sur les toits sont souvent adaptés aux bâtiments existants, généralement montés sur la structure de toit existante ou sur des murs existants.
  • Capteur solaire photovoltaïque thermique hybride Ces systèmes sont des systèmes qui convertissent le rayonnement solaire en énergie thermique et électrique.
  • Concentrateur photovoltaïque. Les concentrateurs utilisent des lentilles et des miroirs incurvés pour concentrer la lumière du soleil sur les petites cellules solaires. De cette façon, une puissance photovoltaïque beaucoup plus élevée est obtenue.
  • Électrification rurale. Ce type d'application solaire est utilisé dans les villages ruraux où les lignes électriques sont très éloignées de la population.
  • Centrales électriques. Ces centrales sont des fermes solaires pour obtenir une production élevée d'énergie électrique.
  • Solaire flottant. Des systèmes d' énergie solaire flottante sont installés là où il y a peu de surface terrestre disponible. Les panneaux solaires, dans ce cas, flottent sur une surface aquatique comme dans un marais, un lac, etc.
  • Systèmes indépendants. L'exemple le plus clair de ces systèmes sont les calculateurs solaires.
  • Dans les transports. Utilisé pour obtenir la puissance motrice.
  • Télécommunications et signalisation.
  • Applications spatiales.

Installations isolées et connectées au réseau

On distingue principalement deux types d'installations photovoltaïques:

  • Installations photovoltaïques raccordées au réseau, où l'énergie produite est entièrement utilisée pour la vente au réseau de distribution d' électricité.
  • Installations photovoltaïques isolées du réseau, qui sont utilisées pour l'autoconsommation, que ce soit une maison isolée, une station de répéteur de télécommunications ou d'autres endroits éloignés. Il permet d'obtenir de l'électricité, de pomper de l'eau pour l'irrigation, etc.

Parmi les applications de l'énergie photovoltaïque non connectée au réseau, on en trouve dans de nombreux domaines de la vie quotidienne. L'énergie photovoltaïque est utilisée dans de petits appareils tels que des calculatrices, comme pour l'éclairage public dans certaines zones, pour éliminer les moteurs électriques, et même des automobiles et des avions ont été développés qui fonctionnent exclusivement en profitant du rayonnement solaire comme source d'énergie.

Au sein des installations photovoltaïques connectées au réseau, il existe des centrales solaires photovoltaïques. Une centrale photovoltaïque, également un parc solaire, est une grande centrale électrique, conçue pour la vente de sa production au réseau électrique. Il est également connu comme une ferme solaire, surtout s'il est situé dans des zones agricoles.

Histoire de l'énergie photovoltaïque

L'énergie photovoltaïque générée avec l'effet photovoltaïque a été reconnue pour la première fois en 1839 par le physicien français Becquerel. Cependant, ce n'est qu'en 1883 que la première cellule solaire est construite par Charles Fritts avec un rendement de 1%. Au cours de la première moitié du 20e siècle, plusieurs améliorations ont été apportées pour accroître son efficacité.

En 1946, Russel Ohl a breveté la liaison moderne entre les matériaux semi-conducteurs qui est actuellement utilisée. Mais l'avancée technologique la plus importante a eu lieu en 1954 lorsque les Laboratoires Bell, Expérimentation de semi-conducteurs, ont développé la première cellule photovoltaïque au silicium, avec un rendement de 4,5%.

 

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    Références

    1. Roper, L. David. Énergie photovoltaïque mondiale
    2. Swanson, RM (2009). Photovoltaïque Power Up
    3. «Effet photovoltaïque»   Mrsolar.com
    4. «L'effet photovoltaïque»   Encyclobeamia.solarbotics.net.
    5. "Le photovoltaïque côtoie déjà le nucléaire . " Le journal de l'énergie.
    6. "Énergies renouvelables 2019" . IEA. Récupéré le 26 janvier 2020.
    7. "PV report 2019"  (PDF). Fraunhofer ISE.

    Dernier examen: 25 mars 2020