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UNIVERSITE HASSAN II Faculté des sciences et techniques Mohammedia Master Physi

UNIVERSITE HASSAN II Faculté des sciences et techniques Mohammedia Master Physico-chimie et analyse des matériaux Energie solaire : conversion Réalisés par : GUEZZOUM Mohamed GARNATE Ayoub Encadrés par : M.EZZAHI M.BOUHRIA Année universitaire : 2018/2019 Rapport du procédé et ouverture industriel Sous le thème Energie solaire : conversion FSTM ; PCAM 2018/2019 Table de matière Introduction ................................................................................................................................ 1 Partie 1 : généralités ......................................................................................... 2 I. Énergies renouvelables .................................................................................................... 2 1. Définition .................................................................................................................... 2 2. Types de l’énergie renouvelable ................................................................................. 2 2.1. Energie solaire ...................................................................................................... 2 2.2. Energie éolienne ................................................................................................... 3 2.3. Biomasse ............................................................................................................... 3 2.4. Energie hydraulique .............................................................................................. 4 2.5. Energie géothermique ........................................................................................... 5 2.6. Energie des mers ou énergie marine ..................................................................... 5 3. Situation ...................................................................................................................... 6 3.1. France ................................................................................................................... 6 3.2. Maroc .................................................................................................................... 6 II. Énergie solaire ................................................................................................................ 7 1. Historique .................................................................................................................... 7 2. Avantages et les inconvénients de l’énergie solaire .................................................... 9 2.1. Avantages de l’énergie solaire .............................................................................. 9 2.2 Inconvénients de l'énergie solaire ........................................................................ 10 2.3. Avantages et inconvénients de l’énergie thermique solaire par rapport au Photovoltaïque ........................................................................................................... 11 Partie 2 : conversion de l’énergie solaire ..................................................... 12 I. Energie solaire photovoltaïque ...................................................................................... 12 1. Différentes installations photovoltaïques .................................................................. 12 1.1. Installations sur site isolé .................................................................................... 12 1.2. Installations raccordées au réseau de distribution public ................................... 13 1.2.1. Solution avec injection totale ....................................................................... 13 1.2.2. Solution avec injection de surplus ............................................................... 14 2. Technologie ............................................................................................................... 14 2.1. Cellule photovoltaïque ........................................................................................ 14 2.2. Module solaire ou photovoltaïque ...................................................................... 15 2.2.1. Association des cellules en série .................................................................. 15 2.2.2. Diodes « by-pass » ....................................................................................... 16 2.3. Constitution d’un champ photovoltaïque ........................................................... 17 Energie solaire : conversion FSTM ; PCAM 2018/2019 2.4. Onduleur ............................................................................................................. 18 2.5. Technologie de capteurs ..................................................................................... 18 3. Tarifs de vente de l’électricité photovoltaïque .......................................................... 19 II. Energie solaire thermique ............................................................................................. 19 1. Définition et catégories ............................................................................................. 19 1.1. Technologie solaire thermique à basse température. .......................................... 19 1.2. Technologie solaire thermique à haute température ........................................... 20 2. Différents panneaux solaire thermique ..................................................................... 20 2.1. Capteur plan, vitré .............................................................................................. 20 2.2. Capteur plan, non vitré ....................................................................................... 21 2.3. Capteur à tubes sous vide ................................................................................... 21 3. Technologie solaire thermique active ....................................................................... 22 3.1. Chauffe-eau solaire ............................................................................................. 22 3.2. Plancher solaire ................................................................................................... 22 3.3. Rafraîchissement solaire ..................................................................................... 23 Conclusion ................................................................................................................................ 24 Référence .................................................................................................................................. 25 Energie solaire : conversion FSTM ; PCAM 2018/2019 Listes des figures Figure 1 : Energie solaire…………………………………………………………………….3 Figure 2 : Energie éolienne…………………………………………………………………...3 Figure 3 : biomasse…………………………………………………………………………...4 Figure 4 : Energie hydraulique………………………………………………………………4 Figure 5 : Energie géothermique…………………………………………………………….5 Figure 6 : énergie marine…………………………………………………………………….5 Figure7 : consommation d’énergie primaire par type d’énergie …………………………6 Figure 8 : Mix de la production d'électricité au Maroc (en %), 2012……………………..7 Figure 9 : Panneau solaire photovoltaïque………………………………………...………12 Figure 10 : Exemples d’utilisation..................................................................................…...13 Figure 11 : Cellule photovoltaïque.................................................................................…...14 Figure 12 : Cellule photovoltaïque de troisième génération……………….……………..15 Figure 13 : Association des cellules photovoltaïques en série…………………………….16 Figure 14 : Diodes « by-pass »…………...………………………………………….………17 Figure15 : Constitution d’un champ photovoltaïque……………………….……………..17 Figure 16: Capteurs plan vitré…………………………………………………….….…….20 Figure 17 : Capture plane non vitré………………………………………………………..21 Figure 18 : Capteur à tubes sous vide……………………………………………………...21 Figure 19: chauffe-eau solaire………………………………………………………..……..22 Figure 20 : Le plancher solaire……………………………………………………….…….23 Figure 21: Le rafraîchissement solaire……………………………………………..………23 Energie solaire : conversion FSTM ; PCAM 2018/2019 1 Introduction De nos jours l’énergie est quelque chose d'automatique et indispensable, peu importe de quelle forme nous parlons. Après la découverte du charbon, du pétrole et par exemple de l’uranium ces ressources ont connu une énorme expansion. Mais les hommes ont, depuis toujours, exploité toutes ces ressources naturelles comme si elles étaient inépuisables. Mais ce n’est pas le cas et aujourd’hui nous cherchons à remplacer ces ressources dont nous avons pris tellement l’habitude de se servir. Evidemment c’est une mission très dure où l’intérêt économique, écologique et l’incapacité technologique jouent un rôle primordial. Ce sont les sources d'énergie renouvelables qui devraient remplacer les sources actuelles. Il s'agit de l'énergie obtenue des « quatre éléments » donc de l’eau (l’énergie hydraulique), du vent (l'énergie éolienne), du soleil (l'énergie solaire) et du feu (l'énergie thermique). La force de l'énergie hydraulique est déjà utilisée fortement dans plusieurs pays. L'énergie éolienne est un peu plus jeune mais son développement est réussi et constant. C'est l'énergie solaire qui représente une source « nouvelle » en expansion et est un sujet très convoité ces dernières années. Elle a déjà trouvé sa place dans plusieurs pays développés, comme par exemple l'Allemagne et l'Espagne, pays pionniers en Europe et le Japon, qui a aussi monté quelques premières installations dans le monde. Et d'autres gouvernements ont mis en place des politiques pour encourager le développement du domaine solaire dans leur pays il y a seulement quelques années. Malheureusement le développement constant n'est pas rassuré. C'est ainsi que l'idée de mettre au point la situation de l'énergie solaire est venue. Ce travail va diviser en deux parties, la première concerne une étude générale sur l’énergie renouvelable d’une coté générale et l’énergie solaire d’une autre coté. Par contre la deuxième partie ni que une étude sur la conversion de l’énergie solaire. Energie solaire : conversion FSTM ; PCAM 2018/2019 2 Partie 1 : généralités I. Énergies renouvelables 1. Définition Les énergies renouvelables (ou EnR) désignent un ensemble de moyens de produire de l’énergie à partir de sources ou de ressources théoriquement illimitées, disponibles sans limite de temps ou reconstituables plus rapidement qu’elles ne sont consommées. On parle généralement des énergies renouvelables par opposition aux énergies tirées des combustibles fossiles dont les stocks sont limités et non renouvelables à l’échelle du temps humain : charbon, pétrole, gaz naturel… Au contraire, les énergies renouvelables sont produites à partir de sources comme les rayons du soleil, ou le vent, qui sont théoriquement illimitées à l’échelle humaine. Les énergies renouvelables sont également désignées par les termes « énergies vertes » ou « énergies propres ». Le faible impact environnemental de leur exploitation en fait un élément majeur des stratégies RSE des entreprises en matière de développement durable [1]. 2. Types de l’énergie renouvelable Comme leur nom l’indique, il s’agit de sources qui se renouvellent et ne s’épuiseront donc jamais à l’échelle du temps humain ! Les sources non renouvelables sont les énergies fossiles comme le pétrole, le charbon et le gaz dont les gisements limités peuvent être épuisés. Les sources renouvelables sont l’énergie solaire, éolienne, hydraulique, géothermique, marine et la biomasse [2]. 2.1. Energie solaire Ce terme désigne l’énergie fournie par les rayons du soleil. Le soleil est la source d’énergie la plus puissante et cette énergie est gratuite, il n’y a qu’à l’exploiter ! Les technologies sont réparties entre actives et passives. Les technologies actives transforment l’énergie solaire en une forme électrique ou thermique que nous pouvons utiliser directement. C’est le cas des cellules photovoltaïques qui transforment la lumière du soleil directement en énergie électrique, des collecteurs solaires qui permettent de chauffer l’eau des maisons, du chauffage et du refroidissement solaire, des concentrateurs solaires qui utilisent des miroirs pour concentrer les rayons du soleil et générer une chaleur intense, transformant l’eau en vapeur et produisant de l’électricité grâce à certaines machines, et même des fours solaires (voir photo à gauche). Les technologies passives consistent à bien orienter les bâtiments par rapport au soleil ou à utiliser Energie solaire : conversion FSTM ; PCAM 2018/2019 3 des matériaux spéciaux et des modèles architecturaux qui permettent d’exploiter l’énergie solaire. 2.2. Energie éolienne Energie produite à partir de la force du vent sur les pales d'une éolienne. Lorsque le vent se met à souffler, les forces qui s'appliquent sur les pales des hélices induisent la mise en rotation du rotor. L’énergie électrique ainsi produite peut être distribuée sur le réseau électrique grâce à un transformateur. Aujourd’hui, nous pouvons exploiter cette énergie à l’aide d’hélices spéciales qui emmagasinent le vent et de machines qui le transforment en énergie électrique. Les éoliennes sont installées sur terre et en mer dans des endroits où le vent atteint une vitesse élevée et constante. 2.3. Biomasse L’utilisation de la biomasse remonte au temps où l’homme découvrait le feu et se servait encore du bois pour se chauffer et cuire ses aliments ! Il s’agit de l’énergie contenue dans les plantes et les matières organiques. La biomasse des plantes provient du soleil, quand la plante, Figure 1 : Energie solaire Figure 2 : Energie éolienne Energie solaire : conversion FSTM ; PCAM 2018/2019 4 grâce à la photosynthèse, absorbe l’énergie solaire. Ensuite, les animaux absorbent à leur tour ces plantes ! La biomasse provient de divers secteurs et matières comme le bois, les récoltes (cultivées spécialement pour la production d’énergie1), les résidus agricoles et forestiers, les déchets alimentaires et les matières organiques issues des déchets municipaux et industriels. Il existe toute une variété de technologies pour convertir l’énergie de la biomasse en une forme réutilisable. Ces technologies changent l’énergie en formes utilisables directement (chaleur ou électricité) ou en d’autres formes telles que le biocarburant ou le biogaz. 2.4. Energie hydraulique L’eau est également une source renouvelable puisqu’elle se régénère grâce au cycle d’évaporation et des précipitations. Sa force est connue et exploitée depuis des milliers uploads/Litterature/ conversion-de-lenergie-solaire.pdf