Photovolta Que Astier

Photovolta Que Astier

Stéphan Astier, ESC-ENM, 02/2009 Systèmes solaires photovoltaïques stéphan ASTIER stéphan Astier, ESC-ENM, 02/2009 Une mise en perspective du PV dans le contexte de l’énergie Du rayonnement à la cellule PV De la cellule au générateur PV Systèmes PV et applications pratiques or 15 Sni* to View Stéphan Astier, ESC- « Développement durable » « un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs (commission « Bruntland » 1988) Les ressources de la Terre sont en quantités finies

L’humanité en touche les limites : une situation inédite Quels indicateurs ? Équité préservation 02/2009 Ressources énergétiques renouvelables Terre (annuelles) Réf. : activités humaines : 140. 106 GWh lune 25 106 GWh soleil 1 600 109 GWh terre 720 109 GWh transformés en chaleur et rayonnés noyau 109 GWh – cycles hydrologiques Bernard MIJLTON (88%) 350 109 GWh – vents, houle 32 109 GWh directement 15 Chauffe-eau solaire : à Toulouse 1400 kWh/an par m2 de capteur Pour produire 200 litres d’eau chaude par jour il faut : 4400 kWh/ À Lille : 990 kWh/an/m2 Bernard MIJLTON 6

Des programmes solaires en cours : photovoltaïque De l’isolé Production directe d’électricité au connecté réseau 2 milliards sans

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électricité Temps de retour sur énergie : 3 ans Rachat de rélectricité : 0,55 Euros le kWhe Des programmes solaires en cours, photovoltaïque : de l’individuel connecté aux grandes centrales 7 Évolution de la puissance crête PV installée Monde et France En France PAGF 15 Hypothèse du parc PV installé (en kWw) haute hypothèses haute 1400 1200 1000 800 600 400 200 2004 2005 2006 2007 2008 2009 DOM 2010 2011 M é tr o pole 2012 2013 5 (6MT/s)

Au niveau de la Terre (150 M km) Flux énergétique moyen total reçu par la Terre : 1,75 1014 kW Constante solaire :Esc = 1367 W. m-2 Rayonnement 0,2 m (ultra-violet) < < 4 m (infra-rouge) 0,4 m < visible < 0,78 m (infra-rouge) de l'énergie entre 0,2 m et 2,5 m maximum pour m (jaune-vert à 5800 K) Rayonnement au sol : influences de l'atmosphère, du lieu, des saisons Hauteur h du soleil Diagrammes de course solaire en heures solaires (projection cylindrique).

Site à 430 de latitude Nord et 60 de longitude Est Azimut solaire Ouest PAGF s 5 France 0,5 Scouvertes 1 50 000 krn2 1 500 000 km2 5 106 GWh = Elec Monde 150 106 GWh = Energie Monde STerre = 510 M km2 , Sterres émergées 17 = 149 M km2 Énergie solaire annuelle moyenne reçue sur un plan horizontal en kWh IEA : « les toitures actuelles des pays industrialisés équipées de panneaux solaires pourraient produlre de l’électricité  » : USA 58%, Canada 35%, Australia 48%, 2 5000 100 kWh par an, 120m km2 12 Mtep = Itep 6 5 894 kWh à Lille 982 kWh à Lyon 067 kWh à Toulouse 305 kWh à Marseille 373 kWh à Toulon 271 kWh à Nice 288 kWh en Corse Différents modèles de spectres solaires en atmosphère peu polluée 0 Différents flux de photons pour les modèles de spectres donnés sur la figure 5 Figure 5 : different solar spectrums With low polluted atmospheres Figure 7 : different photons fluxes for spectrum given on figure 5 21 7 5 moyen du champ électrique associé à une jonction PN Photon incident Électron excité Principe de la collecte des électrons excités dans une jonction PN et modèle caractéristiques électriques en obscurité ou éclairée (E) en convention récepteur 24 Cellule PV à jonction PN : modèles et caractéristiques électriques Lorsque la température croît roit : – Vco décroît : dVco/dT= -0,4%/K – le rendement chute : d /dT= . Ip Id Iph – cc 5 cellule PV pour deux jeux de conditions différentes en éclairement et en température 26 Pp(lp) VP Ip Vp(lp) Pm = Vco Icc Pc = Vc IC E – 1000 W/m2 Ic Point de fonctionnement à puissance crête Vc Vco Caractéristique électrique et point de puissance crête d’une cellule [email protected] à T – 298 0K. ?clairée par un rayonnement de spectre AM 1 Source : Loferski 1956 cellule déformation et le montage multijonctions. sur une surface courbe. Source : Joachiml_uther, Fraunhofer Institute for solar energy systems Le PV, l’énergie et les coûts Composé de – verre trempé – Silicium (Cellules) – Métaux conducteurs (Cuivre, argent, Etain, ) – Aluminium (cadre) polymères (colles) Recyclage – classique (recyclage matériaux) – Filière pays + ensoleillés TRE : 2. 5 ans de production d’électricité PV pour un équivalent électricité nécessaire à la fabrication du module en connecté réseau – MO Coût module 1 = matériaux + machines cellule (Silicium) 29 Axes de recherche . vers une baisse des coûts et de Pim act écologique • Silicium amorphe :