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BIENVENUE A TOUS !!! CHARGE DU COURS : M. GUENOUKPATI Exposé réalisé en groupe

BIENVENUE A TOUS !!! CHARGE DU COURS : M. GUENOUKPATI Exposé réalisé en groupe par : ALEKA Assehame Ella AKPELI Maleki Essodom Imelda AZIALE Kossivi Charles DARE Ichane MALIWOE Assana MOGOGNOUMA-SOMA Arafa TCHOUROU-NAPO Badji Emeric ENERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAIQUE : GENERALITES TABLE DES MATIERES INTRODUCTION I- L’ENERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAIQUE : DE QUOI S’AGIT IL ? II- HISTORIQUE DE L’ENRGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAIQUE III- PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT IV- ELEMENTS D’UN SYSTEME DE PRODUCTION D’ELECTRICITE SOLAIRE V- LES DIFFERENTES INSTALLATIONS PHOTOVOLTAIQUES VI- QUELS SONT LES AVANTAGES DE L’ENERGIE SOLAIRE ? VII- QUELS SONT LES INCONVENIENTS DE L’ENERGIE SOLAIRE ? CONCLUSION INTRODUCTION Chaque jour qui passe, la science ne cesse d’innover, de créer, de repousser les limites de ce qui était pensé « impossible ». Toutes ces tâches accomplies ont rendu l’Homme plus « énergivore » que jamais. Il se fait que la production et les moyens de production d’en temps ne permettent plus de satisfaire la demande sans cesse croissante en énergie…d’où l’intérêt porté vers l’énergie solaire. I- L’ENERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAIQUE : DE QUOI S’AGIT-IL ? C’ est une énergie produite à partir du rayonnement solaire grâce a des panneaux ou centrales solaires voltaïques. Sa source est considéré comme inépuisable à l’échelle du temps humain . Un système photovoltaïque est composé d’un ensemble de modules (panneaux) photovoltaïques, de composants électriques (câbles et protections) et de composants électroniques (onduleur). Les panneaux photovoltaïques (solaires électriques) contiennent des semi-conducteurs tels que le silicium qui convertissent directement le rayonnement solaire en électricité. II- HISTOIRIQUE DE L’ENERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAIQUE 1839 : Le physicien français Edmond Becquerel découvre l’effet photovoltaïque.  1875 : Werner Von Siemens expose devant l’Académie des Sciences de Berlin un article sur l’effet photovoltaïque dans les semi-conducteurs. Mais jusqu’à la Seconde Guerre Mondiale, le phénomène reste encore une découverte anecdotique. 1954 : Trois chercheurs américains, Chapin, Pearson et Prince, mettent au point une cellule photovoltaïque à haut rendement au moment où l’industrie spatiale naissante cherche des solutions nouvelles pour alimenter ses satellites. 1958 : Une cellule avec un rendement de 9 % est mise au point. Les premiers satellites alimentés par des cellules solaires sont envoyés dans l’espace. 1973 : La première maison alimentée par des cellules photovoltaïques est construite à l’Université de Delaware. 1983 : La première voiture alimentée par énergie photovoltaïque parcourt une distance de 4 000 km en Australie.  1995 : Des programmes de toits photovoltaïques raccordés au réseau ont été lancés, au Japon et en Allemagne, et se généralisent depuis 2001. III- PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT Cellules photovoltaïques • Une cellule photovoltaïque est un composant électronique qui, exposé à la lumière (photons), produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque qui est à l’origine du phénomène; Elle délivre une tension continue. • Les cellules photovoltaïques les plus répandues sont constituées de semi-conducteurs, principalement à base de silicium (Si) et plus rarement d’autres semi-conducteurs : séléniure de cuivre et d'indium (CuIn(Se)2 ou CuInGa(Se)2), tellurure de cadmium (CdTe), etc… • Elles se présentent généralement sous la forme de fines plaques d’une dizaine de centimètres et sont souvent réunies dans des modules solaires photovoltaïques ou panneaux solaires, en fonction de la puissance recherchée. Différentes sortes de cellules photovoltaïques Cellules monocristallines Les cellules monocristallines comportent une plaquette de silicium purifié détachée d'un gros cristal de ce matériau semi conducteur. ‑ Apparu en 1955 (plus ancien ) d’une teinte bleu foncé uniforme , elles sont les plus répandues et disponible. En laboratoire, elles convertissent jusqu'à 25 % du rayonnement solaire reçu en électricité, mais dans la pratique leur rendement est plutôt voisin de 16 %. Elles sont constituées d’une couche de semi-conducteurs d’une épaisseur de quelques micromètres avec un rendement moins élevé de 10% en laboratoire et de 6 à 8% dans la pratique, avec une forte réduction des couts de production. Cellule couches minces Une cellule photovoltaïque tandem est un empilement de deux cellules simples. En combinant deux cellules (couche mince de silicium amorphe sur silicium cristallin par exemple) absorbant dans des domaines spectraux différents, on améliore le rendement théorique par rapport à des cellules simples distinctes, qu'elles soient amorphes, cristallines ou microcristallines. Elle a une sensibilité élevé ( 12 à 18 %) , avec un débit cout plus élevé et une réalisation complexe Cellules photovoltaïques Tandem Cellule photovoltaïque organique Les cellules photovoltaïques organique ont des couches actives constituées de molécules organiques avec un rendement de plus de 15% . Cellule photovoltaïque multi-jonction Les cellules multi-jonctions ont été développées pour des applications spatiales, pour lesquelles le paramètre clef n'est pas le rapport puissance/prix (Wc/$) mais la puissance massique, soit le rapport Wc/kg. Cellule photovoltaïque CIGS La technique est de fabriquer un matériau semi-conducteur à base de cuivre , d’indium , de gallium et de sélénium. Les attraits de cette technologie par rapport aux technologies basées essentiellement sur le silicium sont la possibilité de contrôler et d'optimiser les propriétés du matériau Un désir de distanciation de l'utilisation d'éléments chimiques rares tels que l'indium a récemment poussé la recherche vers la fabrication de matériaux similaires mais où l'indium et le gallium sont remplacés par les éléments zinc et étain, plus abondants. Cette technologie, nommée CZTS dû aux éléments présents dans sa structure, n'est cependant pas encore disponible sur le marché. Cellule à pérovskites • Le silo de produits finis est utilisé pour stocker temporairement le mélange d'asphalte avant le chargement du camion. Comprend principalement des colonnes, un entrepôt, des escaliers, etc.; Le semi-conducteur : Un semi-conducteur est un matériau dont la concentration en charges libres est très faible par rapport aux métaux. Pour qu'un électron lié à son atome (bande de valence) devienne libre dans un semi-conducteur et participe à la conduction du courant, il faut lui fournir une énergie minimum pour qu'il puisse atteindre les niveaux énergétiques spérieurs (bande de conduction). C'est l'énergie du "band gap", en électronvolts (eV). Cette valeur seuil est propre à chaque matériau semi-conducteur et va de 1,0 à 1,8 eV pour les applications photovoltaïques. Le spectre du rayonnement solaire est la distribution des photons en fonction de leur énergie (inversement proportionnelle à la longueur d'onde). Le rayonnement arrivant sur la cellule solaire sera en partie réfléchi, une autre partie sera absorbée et le reste passera au travers de l'épaisseur de la cellule. IV- ELEMENTS D’UN SYSTEME DE PRODUCTION D’ELECTRICITE SOLAIRE Les principaux éléments d'un système photovoltaïque sont les suivants :  Les modules photovoltaïques, constitués d'un ensemble de cellules qui, à partir de l'absorption du rayonnement solaire, créent un champ électrique et génèrent ainsi un courant continu (CC); Il existe plusieurs techniques de modules solaires photovoltaïques en fonction du type de silicium utilisé pour sa fabrication; nous avons : - Les modules solaires monocristallins : possèdent le meilleur rendement au mètre carré et sont essentiellement utilisés lorsque les espaces sont restreints. - Les modules solaires polycristallins sont moins chers mais présentent un rendement plus faible. - Les modules solaires amorphes ont aussi des atouts car ils peuvent être souples et ont une meilleure production par faible lumière. • Un onduleur qui convertit le courant continu produit par les modules photovoltaïques en courant alternatif (CA) comme celui qui circule sur le réseau et qui peut alimenter la majorité des appareils électriques La plupart des systèmes photovoltaïques en service sont équipés d'un onduleur central qui convertit le courant produit par plusieurs panneaux. Les gros onduleurs de ce type provoquent une perte de puissance et peuvent être bruyants. V- LES DIFFERENTES INSTALLATIONS PHOTOVOLTAIQUE 1. Les installations sur site isolé Ce type de montage est adapté aux installations ne pouvant être raccordées au réseau Les panneaux photovoltaïques produisent un courant électrique continu. Le régulateur optimise la charge et la décharge de la batterie suivant sa capacité et assure sa protection. L’onduleur transforme le courant continu en alternatif pour alimenter les récepteur AC. Les batteries sont chargées de jour pour pouvoir alimenter la nuit ou les jours de mauvais temps. Des récepteurs DC spécifiques sont utilisables. Ces appareils sont particulièrement économes Exemples d’utilisation : 2. Les installations raccordées au réseau de distribution public a) Solution avec injection totale Toute l’énergie électrique produite par les capteurs photovoltaïques est envoyée pour être revendue sur le réseau de distribution. En bleu : énergie électrique continue (DC). En rouge : énergie électrique alternative (AC). b) Solution avec injection de surplus Cette solution est réalisée avec le raccordement au réseau public en un point : l’utilisateur consomme l’énergie qu’il produit avec le système solaire et l’excédent est injecté dans le réseau. En bleu : énergie électrique continue (DC). En rouge : énergie électrique alternative (AC). Exemples d’utilisation : VI- QUELS SONT LES AVANTAGES DE L’ENERGIE SOLAIRE ? L’énergie solaire présente de très nombreux avantages pour tous ceux qui veulent faire des économies sur la facture d’énergie; C’est une source d’énergie renouvelable • C’est une énergie inépuisable à l’échelle humaine. • Elle promet de fournir encore sa clarté et sa chaleur pour de nombreux siècles. • Il s’agit ainsi d’une solution plus fiable et meilleure pour la santé L’énergie solaire peut soit réduire drastiquement, soit éliminer totalement vos factures d’électricité L’énergie solaire permet en uploads/Industriel/ power-point-equipement-electriques-1646117400000.pdf