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Chapitre I CHAPITRE I :ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE I-1.INTRODUCTION : La production d

Chapitre I CHAPITRE I :ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE I-1.INTRODUCTION : La production des énergies reste toujours un des soucis de l’homme .l’énergie photovoltaïque est l’une des énergie renouvelables très prometteuse pour avoir un monde propre et non pollué Elle présente l’intérêt de convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique et exploiter tous les spectres lumineux . Plusieurs matériaux à caractère semi-conducteur sont utilisés dans cette conversion. Pour cela, ce premier chapitre est consacré entièrement à une étude bibliographique sur cellules solaires. I-2. RAPPEL HISTORIQUE : Depuis la préhistoire, le soleil a séché la nourriture de l’homme, il a également évaporé l’eau de la mer pour rapporter du sel. Depuis que l’homme a commencé à raisonner, il a identifié le soleil comme puissance motrice derrière chaque phénomène naturel, c’est pour quoi plusieurs des tribus préhistoriques ont considéré le soleil comme dieu. L’idée d’utiliser les collecteurs à énergie solaire est enregistrée depuis des temps préhistoriques où aux 212 avant JUSUS CHRIST, Archimède a conçu une méthode pour brûler la flotte romaine à l’aide des miroirs métalliques. Pendant le 18ème siècle, des fours solaires capables de fondre le fer, le cuivre et d'autres métaux étaient construits. Un four conçu par le scientifique français Antoine Lavoisier, atteint la température remarquable de 1750 °C. Pendant le 19ème siècle des tentatives ont été faites afin de convertir l'énergie solaire en d'autres formes basées sur la génération de la vapeur à basse pression pour actionner des machines à vapeur. En 1875, Mouchot a fait une avance notable dans la conception de capteur solaire en faisant un réflecteur sous forme de cône court. En 1901, A.G. Engeas a installé un collecteur de focalisation de diamètre 10 m qui a permis d’actionner un appareillage de pompage de l'eau d'une ferme de Californie. Pendant les 50 dernières années beaucoup de constructions ont été conçues en utilisant les collecteurs solaires afin de chauffer le fluide de fonctionnement qui actionne l'équipement mécanique. La fabrication des chauffe-eau solaires a commencé à partir des années 50 de 20éme siècle. Leur industrie a augmenté très rapidement dans beaucoup des pays du monde. Le manque de l'eau était toujours un problème de l'humanité, par conséquent parmi les premières tentatives est d'utiliser l'énergie solaire pour le dessalement de l'eau de mer. La distillation solaire a été dans la pratique pendant longtemps, l'utilisation des concentrateurs solaires dans la distillation solaire a été rapportée par Pasteur (1928) 2 CHAPITRE I :ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE qui a employé un Concentrateur pour focaliser les rayons solaires sur une chaudière de cuivre contenant de l'eau. [2] I-3.LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES : I-3.1. L’ENERGIE SOLAIRE : I-3.1.1 L’Energie solaire au monde L'énergie solaire photovoltaïque s'est d'abord développée pour satisfaire des besoins électriques en sites isolés, tels que les régions de montagnes, les îles et les zones rurales des pays en développement, particulièrement en Afrique et en Asie. Depuis le début des années 2000, le développement de l'énergie solaire photovoltaïque a pris une toute autre dimension, à l'échelle mondiale, suite à la prise de conscience de l'enjeu environnemental lié au réchauffement climatique et à la nécessité de développer des énergies renouvelables, non émettrices de CO2. Des politiques publiques de soutien aux énergies renouvelables en Europe, au Japon, aux Etats-Unis, en Australie et plus récemment en Chine ont créé un boom de la demande mondiale en panneaux solaires, permettant à l'industrie solaire de se développer massivement et de réduire ses coûts de production. Toutefois, un coup d'arrêt brutal à ces politiques de soutien a été donné en 2008-2009 en raison de la crise financière internationale. Les politiques de réduction des déficits publics depuis 2010 n'ont pas permis de soutenir à nouveau les énergies renouvelables et le secteur photovoltaïque tout entier s'est retrouvé en surcapacité de production, au niveau mondial. S'en est suivi une série de fermetures de sites de production de panneaux solaires ainsi que des rachats d'entreprises, conduisant à une plus grande concentration du secteur. Le grand avantage de la période de massification de la production de panneaux solaires est la réduction drastique des coûts et donc des prix, permettant désormais à l'énergie solaire d'être à la fois plus accessible pour la réalisation des projets en sites isolés et de plus en plus compétitive par rapport aux autres sources d'énergie (pétrole, charbon, nucléaire), atteignant progressivement et pays après pays la parité réseau. Cette baisse des prix conjuguée aux nouvelles politiques de lutte contre le changement climatique a relancé vigoureusement la demande d'installations photovoltaïques dans le monde. Les investissements annuels en énergies renouvelables dépassent désormais les investissements en énergies fossiles. La tendance devrait s'amplifier sous l'effet de la baisse continue du prix des panneaux photovoltaïques, appelés à devenir les grands vainqueurs de la transition énergétique. Les principaux pays producteurs de cellules solaires et de panneaux solaires sont la Chine, les Etats-Unis, le Japon et l'Allemagne. La puissance installée dans le monde est passée de quelques MegaWatts au début des années 2000 à 102 Gigawatts fin 3 CHAPITRE I :ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE 2012 puis 227 Gigawatts fin 2015 et 300 Gigawatts fin 2016. Le rythme d'installation de puissance solaire photovoltaïque est actuellement de plus de 70 GigaWatts par an. C'est en Asie, notamment en Chine et en Inde, que plus de la moitié des installations solaires sont réalisées. Ci-dessous le détail des puissances solaires photovoltaïques installées dans le monde : La recherche et développement dans le domaine de l'énergie solaire reste principalement axée sur l'amélioration des rendements des cellules solaires, qui permet de gagner de la puissance surfacique donc de réduire le coût du Watt crête. L'industrie solaire est ainsi passée de 15% à 25% de rendement maximal des cellules solaires en l'espace d'une vingtaine d'années. D'autres techniques permettent d'augmenter le rendement solaire des installations photovoltaïques : il s'agit des panneaux solaires à concentration, qui consistent à concentrer jusqu'à 1000 fois les rayons du soleil sur une cellule solaire grâce à un jeu de lentilles optiques. La technique des trackers est un autre moyen d'augmenter le rendement des installations solaires. Elle consiste à installer les panneaux solaires sur des structures inclinables qui suivent la course du soleil, captant ainsi le maximum d'énergie solaire tout au long de la journée. En conclusion, on peut dire que l'industrie de l'énergie solaire photovoltaïque est suffisamment structurée, puissante et performante pour continuer sa croissance et apporter au monde une énergie propre, sûre et durable I-3.1.2 Energie solaire en l’Algérie : Le secteur économique de l'énergie en Algérie occupe une place prédominante dans l'économie de l'Algérie : les hydrocarbures à eux seuls représentent 30 % du PIB, 60 % des recettes du budget et 95 % des recettes d'exportation. L'Algérie est en 2019 le 18e producteur de pétrole, le 10e producteur de gaz naturel et le 6e exportateur de gaz naturel au monde. La production et la consommation d'énergie, y compris dans le secteur de l'électricité, sont tirées des hydrocarbures à plus de 99 %. Cependant, l’Etat algérien commence a envisager des solutions écologiques en investissant dans les énergies renouvelables. Selon le Programme algérien de développement des énergies renouvelables et d’efficacité énergétique (PENREE) de 2012, l’Algérie vise une puissance installée d’origine renouvelable de 22 000 MW d’ici 2030. Mais trois ans après ce plan, les réalisations se font attendre : le rapport annuel du Global Wind Energy Council sur l'éolien ne mentionne même pas l'Algérie, et celui de l'Agence internationale de l'énergie sur le solaire annonce seulement que l'Algérie a installé 300 MW. Le 9 décembre 2011, la société algérienne de l’électricité et du gaz (Sonelgaz et Desertec Industry), Initiative ont signé à Bruxelles un accord de coopération visant au 4 CHAPITRE I :ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE renforcement des échanges d’expertise technique, a l’examen des voies et moyens pour l’accès aux marchés extérieurs et à la promotion commune du développement des énergies renouvelables en Algérie et a l’international. Pour que l'Algérie préserve les réserves énergétiques actuelles (pétrole et gaz), le pays a opté pour le développement et l’exploitation de l'énergie solaire. Afin de concrétiser son programme d'exploitation de l'énergie solaire, l'Algérie a chargé la Sonelgaz de construire la centrale électrique mixte de Hassi R'Mel, mise en service en 2011 à Tilghemt dans la wilaya de Laghouat dans le sud du pays, d'une capacité de 150 mégawatts (30 MW solaire Thermodynamique + 120 MW gaz). C'est la société New Energy Alegria (NEA), qui est chargée du secteur des énergies nouvelles et renouvelables I-3.1.3. Les différentes méthodes d’énergie solaire Le soleil est une source abondante et écologique d’énergie renouvelable. Aujourd’hui, nous captons l’énergie solaire pour chauffer les maisons et l’eau, et pour produire de l’électricité au moyen de trois différentes méthodes et technologies : l’énergie solaire passive, l’énergie solaire active et l’énergie photovoltaïque. I-3.1.3.1. ÉNERGIE SOLAIRE PASSIVE Le terme « passif » renvoie aux techniques utilisées pour capter l’énergie. Ces techniques misent sur la conception des immeubles et le type de matériaux utilisés pour les construire. La conception solaire passive ne date pas d'hier. Il y a cent ans, des familles peinturaient des réservoirs noirs et les plaçaient au soleil pour chauffer leur eau. Les surfaces noires absorbaient la chaleur qui uploads/Geographie/ chapitre-i-etude-bibliographie-2.pdf