Solaire Flashcards
Rayonnement solaire
En tout point du globe, l’énergie solaire dépend de : ▪ La latitude ▪ La saison ▪ L'heure ▪ La nébulosité
Principaux avantages attendus de la ressource solaire
▪ Fort potentiel énergétique (puissance moyenne d’environ 1000 W/m² exploitable sur l’ensemble de la surface du globe)
▪ Inépuisable
▪ Non polluante (aucune émission)
▪ Faibles nuisances (installations statiques et silencieuses)
Principaux inconvénients attendus de la ressource solaire
▪ Hétérogène
▪ Intermittente
▪ Variabilité du taux de rendement (météo, saisons)
▪ Production des cellules photovoltaïques polluante (normes antipollution faibles ou inexistantes dans les pays producteurs)
▪ Distance d’acheminement des panneaux photovoltaïques (coût écologique)
Type de valorisation de l’énergie solaire
▪ Le solaire thermique
▪ Le solaire thermodynamique
▪ Le solaire photovoltaïque ➢ Le solaire photovoltaïque « intégré » ➢ Le solaire photovoltaïque « au sol »
Solaire thermique
▪ Usage direct de la chaleur ▪ Principales applications : ➢ Chauffe-eau ➢ Chauffage solaire ➢ Four solaire
Le solaire thermique : principe
▪ Les capteurs vitrés sont installés le plus souvent sur la toiture dans lesquels circule un liquide caloporteur directement chauffé par le rayonnement solaire, qui transmet ensuite la chaleur à un réservoir d’eau.
▪ L’eau est chauffée entre 50 et 100°C.
▪ L’énergie, utilisée pour la production d’eau chaude sanitaire, reste toutefois un complément de chauffage : une énergie d’appoint est nécessaire pour produire le complément durant les périodes où l’ensoleillement est insuffisant.
Solaire thermodynamique
▪ Les systèmes de production d’énergie solaire thermodynamique permettent de concentrer l’énergie solaire en un point précis qui peut alors atteindre une température très élevée.
▪ Une production électrique est alors possible sur le même principe qu’une centrale électrique classique : production de vapeur à haute pression acheminée vers une turbine.
▪ Une centrale solaire thermodynamique à concentration est un système qui concentre les rayons du soleil à l’aide de miroirs afin de chauffer un fluide caloporteur permettant de produire de l’électricité grâce à une turbine qui actionne un générateur d’électricité.
▪ Le fluide chauffé atteint des températures de 250 à 1000°C
Centrale Solaire thermodynamique
Les centrales à concentration ponctuelle :
▪ Les miroirs réfléchissants doivent suivre le mouvement du soleil afin d’optimiser la concentration des rayonnements tout au long du cycle solaire quotidien.
▪ La centrale à tour
▪ Un champ de capteurs solaires appelés héliostats concentrent les rayons du soleil vers un foyer fixe situé en haut d’une tour dans lequel circule le fluide caloporteur.
▪ La centrale à capteurs paraboliques (à moteur Stirling)
▪ Le capteur solaire est un miroir parabolique qui réfléchit et concentre les rayons du soleil sur un point de convergence équipé d’un récepteur(moteur).
▪ Grâce à la montée en température et en pression d’un gaz, le moteur convertit l’énergie solaire thermique en énergie mécanique et en électricité.
▪ Puissance moyenne du moteur : 15 à 30 kW
Les centrales à concentration linéaire :
▪ La centrale à miroirs de Fresnel
▪ Les centrales à miroirs de Fresnel utilisent des miroirs plans qui peuvent pivoter autour d’un axe horizontal de façon à suivre la course du soleil et ainsi rediriger et concentrer de manière optimale les rayons solaires vers un tube absorbeur.
Solaire photovoltaïque
L’effet photovoltaïque :
▪ Les cellules photovoltaïques (ou photopiles) convertissent directement la lumière en électricité ; l’énergie des photons de la lumière est recueillie par un matériau semi-conducteur (ex. : le silicium) et transformée en courant électrique continu.
▪ Le courant produit à la sortie d’une cellule photovoltaïque est de type continu : un onduleur doit le transformer en courant alternatif.
Un poste de transformation élèvera ensuite sa tension pour l’injecter sur le réseau via un poste de livraison.
▪ Un système photovoltaïque est composé de plusieurs séries de panneaux.
▪ Chaque panneau est composé de plusieurs modules.
▪ Chaque module est composé de nombreuses cellules photovoltaïques.
▪ La majorité des cellules actuelles utilise le silicium cristallin comme semi-conducteur :
▪ Lorsque le matériau est constitué d’un seul cristal on parle de silicium monocristallin.
▪ Lorsque le matériau est élaboré à partir de plusieurs cristaux assemblés on l’appelle silicium polycristallin
Installation photovoltaïque
➢ Orientation optimale
➢ Inclinaison optimale
➢ Minimisation des obstacles (ombre)
La structure des panneaux photovoltaïque
▪ Fixes : ➢ Pieux battus ➢ Pieux vissés
▪ Mobiles : ➢ Trackers (mono-axe ou bi-axe)
Av et Inv du trackers
▪ Avantage : ➢ taux de rendement accru ▪ Inconvénients: ➢ coûts très importants ➢ emprise verticale plus importante ➢ empreintedes fondations plus importante
Contraintes à l’exploitation du solaire
1 servitudes techniques 2 Effet de miroitement 3 Concentration du ruissellement et érosion 4 Modification des usages du sol 5 La sécurité
Evolution de la technologie solaire photovoltaïque
▪ Le photovoltaïque à concentration :
➢ Des lentilles concentrent 500 fois la lumière du soleil sur de petites cellules solaires (environ 3 mm) qui la convertissent avec des rendements élevésen énergie électrique
