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Introduction générale : La production d'énergie est un défi de grande importanc

Introduction générale : La production d'énergie est un défi de grande importance pour les années à venir. En effet, en Algérie et partout dans le monde la consommation en énergie électrique est en très forte croissance. Il semble que tendanciellement, les consommations d'énergie vont continuer à augmenter, sous l'effet de la croissance économique d'une part, et de l'augmentation de la consommation d’électricité par habitant d'autre part, quels que soient les cas de figures envisagés. De nos jours, une grande partie de la production mondiale d’énergie est assurée à partir de sources fossiles. La consommation de ces sources donne lieu à des émissions de gaz à effet de serre, principale cause du réchauffement climatique. On parle périodiquement de diverses solutions techniques permettant de garder ce rythme de vie normal ; ça d’une part, d’autre part l’épuisement des ressources fossiles plus ou moins à long terme, la flambée des prix du brut, et la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre rendent urgentes la maîtrise des consommations et la diversification des sources d’énergie l’utilisation et le développement des énergies renouvelables. On considère qu’une énergie est renouvelable, toute source d'énergie qui se renouvelle assez rapidement pour être considérée comme inépuisable (d'où son nom) à l'échelle de l'homme mais aussi dans certains cas de l'humanité (solaire par exemple). Les énergies renouvelables sont issues de phénomènes naturels réguliers ou constants provoqués principalement par le Soleil (l'énergie solaire mais aussi hydraulique, éolienne et biomasse...), la Lune (énergie marémotrice, certains courants : énergie hydrolienne...) et la Terre (géothermique profonde...). L’impact de ces énergies renouvelables sur l’environnement est beaucoup plus faible que les sources d’énergie traditionnelles. Cependant, dépendantes de l’aspect météorologique et de leur lieu d’implantation, elles souffrent d’un inconvénient majeur qui est leur intermittence. Ce caractère intermittent diminue leur efficacité énergétique lorsqu’elles sont exploitées individuellement, d’où le recours à l’utilisation de systèmes hybrides (multi-sources) combinant plusieurs sources d’énergie renouvelables. Le rayonnement solaire constitue la ressource énergétique la mieux partagée sur la terre et la plus abondante : La quantité d’énergie libérée par le soleil (captée par la planète terre) pendant une heure pourrait suffire à couvrir les besoins énergétiques mondiaux pendant un an. L’Algérie est un pays continent qui dispose de sources potentielles importantes en matière d’énergies renouvelables, même si leur contribution ne représente, pour le moment, pas plus de 2% de l’ensemble de la production électrique nationale. Désormais, le soleil est une nouvelle priorité énergétique. Il ne devrait plus se coucher, puisque notre gouvernement entend s’investir pleinement dans les énergies renouvelables. Ainsi une nouvelle ligne stratégique du secteur, dont la boussole est résolument tournée, cette fois-ci, vers le soleil. Un nouveau programme de développement sur ce secteur, se résumant à une soixantaine de projets (en grande majorité solaire), avec comme objectif, à l’horizon 2020, la production d’électricité de l’ordre de 3.000MW et une couverture de 40% des besoins d’électricité du pays en 2030. L’énergie photovoltaïque, basée sur la conversion du rayonnement électromagnétique solaire en électricité, représente l’une des ressources énergétiques renouvelables à part entière. Même si cette ressource est maintenant de mieux en mieux reconnue en tant que source potentielle d’énergie, cela n’a pas été facile face aux nombreux préjugés existants sur ce sujet. On a reproché par exemple à l’énergie solaire d’être intermittente (jour, nuit, saison), de ne pas être fiable et de dépenser plus d’énergie pour la conception d’un panneau solaire qu’il ne peut en fournir durant toute sa durée de vie Une partie de ce rayonnement peut être exploitée pour produire directement de la chaleur (Solaire thermique) ou de l’électricité : c’est l’énergie solaire photovoltaïque Ce mémoire est rédigé en trois chapitres, Le premier chapitre donne des notions sur l’énergie solaire et ses caractéristiques, l’énergie photovoltaïque ainsi que les différents types de systèmes photovoltaïques existants. Les avantages et les inconvénients du photovoltaïque sont cités et enfin le potentiel solaire en Algérie. LE SOLEIL Chapitre I Le soleil est une étoile résultant de la condensation d’un nuage interstellaire sous l’effet de la gravité, ce type de nuage est essentiellement composé d’hydrogène, d’hélium et dans une moindre mesure de carbone, de l’azote et d’autre élément, l’énergie du soleil est produite par la réaction de fusion thermonucléaire, les noyaux d’hydrogène (proton) s’assemblent en noyaux d’hélium (2 neutrons +2 protons), cette énergie est émis par la surface du soleil ,notamment sous forme d’ondes électromagnétique . Hors atmosphère, l’énergie moyenne annuelle reçue par la terre est d’environ 5,5 KW/m2par jour. Traversant l’atmosphère, le rayonnement solaire subit une atténuation et une modification de son spectre, à la suite de phénomène complexe d’absorption par les gaz de diffusion par les molécules, et d’absorption et de diffusion par les poussiers et les aérosols. Historique : L'utilisation de l'énergie solaire remonte à l'Antiquité. Par exemple, les Grecs allumaient la flamme olympique grâce à un système de miroirs concentrant les rayons du Soleil. Cependant le début des applications pratiques est apparu au XVIIe siècle. Le Français Salomon de Caus construit en 1615 une pompe solaire, grâce à l'utilisation d'air chauffé par le rayonnement solaire. Au XVIIe siècle, François Villette, opticien au palais de Versailles, conçoit un miroir en bronze (Appelé miroir ardent) d'un mètre de diamètre, grâce auquel il fait des démonstrations de fusion d’objets. En 1747, Georges-Louis de Buffon expérimente un miroir qui concentre la lumière du soleil en un point focal. Il arrive à faire fondre un morceau d'argent (soit plus de 1 044 °C). À la fin du XVIIIe siècle, grâce à une lentille à liquide qui concentre les rayons solaires, Antoine Lavoisier construit un four solaire qui atteint la température de1 800 °C. Dans les années 1780, H. B. de Saussure invente un instrument de mesure lui permettant d'étudier les effets calorifiques des rayons du soleil qu'il nomme « hélio thermomètre » ; cet instrument utilise l'effet de serre obtenu par un vitrage placé au-dessus d'un absorbeur dans un caisson isolé ; il crée ainsi un capteur solaire thermique à basse température. La conversion de la lumière en électricité, appelée effet photovoltaïque, est découverte par Edmond Becquerel en 1839, mais il faudra attendre près d'un siècle pour que les scientifiques approfondissent et exploitent ce phénomène de la physique. En 1875, Werner Von Siemens expose devant l'Académie des Sciences de Berlin un article sur l'effet photovoltaïque dans les semi-conducteurs. En 1913, William Coblentz dépose le premier brevet pour une cellule solaire qui malheureusement ne pourra jamais fonctionner. En 1916, Robert Millikan sera le premier à produire de l'électricité avec une cellule solaire, mais pendant les quarante années suivantes, personne ne fera beaucoup de progrès en énergie solaire car les cellules photovoltaïques ont un trop mauvais rendement pour transformer la lumière du soleil en énergie. Le phénomène reste encore une découverte anecdotique. Pendant l'année 1954, trois chercheurs américains (Chapin, Pearson et Prince) mettent au point une cellule photovoltaïque à haut rendement (9 %) et les Laboratoires Bell construisent le premier panneau solaire mais il était trop coûteux pour être produit en série. C'est la conquête spatiale qui fera réellement progresser l'énergie solaire ; le panneau solaire est le seul moyen non-nucléaire d'alimenter des satellites en énergie, de plus l'énergie solaire est une source d'énergie constante pour les satellites en orbite. En effet, c'est en 1958 qu'a lieu le premier lancement d'un satellite fonctionnant à l'énergie photovoltaïque. L'industrie spatiale investira beaucoup de fonds dans le développement des panneaux solaires. C'est la première utilisation importante de la technologie solaire photovoltaïque. Pendant les années 1970 et 1980, des efforts sont faits pour réduire les coûts de sorte que l'énergie photovoltaïque soit également utilisable pour des applications terrestres. L'énergie solaire connaîtra un second élan au cours du premier choc pétrolier dans les années 1970.Alors que le prix du pétrole augmente de façon spectaculaire, les panneaux solaires photovoltaïques commencent à être utilisés pour la première fois dans les maisons. En effet, en 1973, la première maison alimentée par des cellules photovoltaïques est construite à l'université du Delaware et en 1983, la première voiture alimentée par énergie photovoltaïque parcourt une distance de 4 000 km en Australie. Depuis les panneaux solaires se sont développés lentement. Pendant longtemps, ils ont été considérés comme des sources d'énergies naturelles. L'énergie solaire est de nouveau en plein essor car on prévoit une pénurie de pétrole prochaine, on se préoccupe du réchauffement de la planète et les prix de l'énergie n'ont jamais été aussi hauts. L'énergie solaire devient une priorité pour de plus en plus de pays. Des centrales solaires sont en cours de construction dans le monde entier. Les entreprises investissent également. Les entreprises d'électricité et les gouvernements ont offert des subventions et des réductions pour encourager les propriétaires à investir dans l'énergie solaire pour leur maison. En effet, en 1995, des programmes de toits photovoltaïques raccordés au réseau ont été lancés, au Japon et en Allemagne, et se généralisent depuis 2001. De nouveaux types de panneaux solaires ont été développés ; panneaux solaires très fins (4 mm d'épaisseur) et flexibles, des peintures solaires. L'objectif est de réduire très fortement le coût de l'énergie solaire. En novembre 2015 uploads/Geographie/introduction-generale 5 .pdf