energie_solaire

8/8/2019 energie_solaire

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1.GnralitsL'nergie lectrique est un facteur essentiel de l'volution et de

dveloppement des socits sur le plan de l'amlioration des conditions de vie, etsur le plan de dveloppement des secteurs industriels. Elle est devenueindispensable par la multiplicit des domaines d'activit o elle est demande.Donc, elle doit tre produite, transporte, et distribue d'une faon permanente.

Selon The Office of Technology Assessment du Congrs Amricain, lesrserves mondiales connues de ptrole seront puises en 2037 (mme si d'autreprtendent que le ptrole durera 60ans, le gaz 120ans, le problme resteinchang), et paralllement, la forte croissance de la population prvue dans lesannes venir qui devrait encore augmenter les besoins en lectricit et le soucisde pollution, toutes ces perspectives ont encourag le grand public s'orienter versles nergies renouvelables qui englobent entre autre l'nergie olienne, l'nergiesolaire et la biomasse .

L'nergie solaire est une source d'nergie inpuisable et propre car elle neprovoque pas d'missions de gaz nocifs pour notre environnement. Elle se propagedans l'espace sous forme des photons, donc, elle est disponible partout et sanscesse renouvelable.

Les pays du tiers monde, particulirement les zones rurales de certain d'entreeux et qui rencontrent des problmes de maintenance, de manque de combustibleet de pices de rechange, verront dans le procde photovoltaque une possibilit dedveloppement efficace.

L'Algrie, de part sa situation gographique, bnficie des conditionsfavorables l'utilisation des nergies renouvelables, en particulier l'nergie solaire,

l'une des possibilits de l'exploitation de l'nergie solaire est sa transformationdirecte en une nergie lectrique, au moyen des convertisseurs photovoltaques.Plusieurs projets et programmes solaires ont t initis et dvelopp notammentpar le centre de dveloppement des nergies renouvelables (CDER) tel que ledimensionnement des quipements photovoltaque, des visites des sitesd'implantation, la ralisation et la mise en place des installations photovoltaques ,l'acquisition de matriels et des quipements spcialiss, l'entretien et lamaintenance de ces quipements...etc.

L'intensit de l'nergie solaire reue la terre est variable et trs souvent lesbesoins en lectricit ne correspondent pas aux heures d'ensoleillement.Consquemment, il est ncessaire d'quiper le systme par des batteries

d'accumulateurs qui permettent de stocker l'lectricit et de la restituer en tempsvoulu. Or, dans une installation photovoltaque autonome, les recherches ontmontr que le couplage direct d'un gnrateur photovoltaque et d'une batterie estle plus simple raliser, mais il ne peut pas offrir de bonnes performances vu labatterie qui est un lment trs critique, elle ne doit pas tre trop charge ou tropdcharge, cela aura comme rsultat son vieillissement trs rapide.

Pour assurer la meilleure autonomie du systme photovoltaque avec unebatterie, la rgulation de la charge et de la dcharge de celle-ci est alorsindispensable. Pour cela, il faut intercaler dans le systme un "rgulateur solaire",dont le rle est de garder la batterie saine. Ces raisons, jour pour jour, poussent leschercheurs scientifiques dvelopper, amliorer et optimiser l'exploitation dessystmes photovoltaques. Gnralement, les travaux effectus sont axs etorients vers l'optimisation de la puissance du systme photovoltaque:


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Par l'orientation du panneau photovoltaque.Par la recherche du point de la puissance maximale [MPPT].Par la rgulation de la charge et de la dcharge de la batterie en introduisant unrgulateur solaire dans le systme.

L'volution continue de l'lectronique de puissance, plus particulirement lesdispositifs de conversion de la puissance les convertisseurs DC/DC et lesconvertisseurs DC/AC a ouvert de nouveaux horizons de concevoir de nouveauxschmas plus sophistiqus et moins encombrants, cela est li au fait que lerendement de ces dispositifs lectroniques influence directement sur le rendementet le cot global du systme photovoltaque dans son ensemble.

L'emploi de microcontrleurs programmables comme cerveau du rgulateurs'impose vu leur fiabilit, leur faible encombrement, et leur capacit d'tre flashsfacilement et rapidement pour mettre jour le programme.

2.HistoriqueLa conversion de la lumire en lectricit, appele effet

photovoltaque, a t dcouverte par Antoine Becquerel en1839, mais il faudra attendre prs d'un sicle pour que lesscientifiques approfondissent et exploitent ce phnomne dela physique.

Lnergie photovoltaque sest dveloppe dans lesannes 50 pour lquipement de vaisseaux spatiaux et lepremier a t lanc dans lespace en 1958. Ctait le seulprocd non-nuclaire dalimenter des satellites en nergie. Les images satellitesreues par votre tlviseur ne vous parviennent que grce lnergiephotovoltaque.

Pendant les annes 70 et 80, des efforts ont t faits pour rduire les cots desorte que lnergie photovoltaque soit galement utilisable pour des applicationsterrestres. La croissance de lindustrie fut spectaculaire.

Depuis le dbut des annes 80, la quantit de modules photovoltaquesexpdis par an (mesurs en MW-Crtes) a augment et le prix des modules (parWatt-Crte) diminuait au fur et mesure que le nombre de modules fabriqusaugmentait. Bien que le prix se soit quelque peu stabilis, la quantit de modulesphotovoltaques expdis chaque anne continue daugmenter.

Quelques dates:1839: Le physicien franais Edmond Becquerel dcouvre leffetphotovoltaque.1875: Werner Von Siemens expose devant lAcadmie des Sciences de Berlin

un article sur leffet photovoltaque dans les semi-conducteurs. Mais jusqu laSeconde Guerre Mondiale, le phnomne reste encore une dcouverteanecdotique.

1954: Trois chercheurs amricains, Chapin, Pearson et Prince, mettent aupoint une cellule photovoltaque haut rendement au moment o lindustriespatiale naissante cherche des solutions nouvelles pour alimenter ses satellites.

1958: Une cellule avec un rendement de 9 % est mise au point. Les premierssatellites aliments par des cellules solaires sont envoys dans lespace.


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1973: La premire maison alimente par des cellules photovoltaques estconstruite lUniversit de Delaware.

1983: La premire voiture alimente par nergie photovoltaque parcourt unedistance de 4000 km en Australie.

1995: Des programmes de toits photovoltaques raccords au rseau ont tlancs, au Japon et en Allemagne, et se gnralisent depuis 2001.

3.L'origine de l'nergie solaireAu niveau de la Terre, situe 150 millions de km du Soleil, la puissance reue

par un mtre carr de surface oriente perpendiculairement aux rayons du Soleilest de 1400 W...

On a imagin plusieurs hypothses pour expliquer l'origine de cette nergiesolaire.

Il pourrait s'agir ventuellement:Du refroidissement du SoleilDe ractions chimiques exothermiquesDe ractions thermonuclaires...

En supposant que le rayonnement solaire est rgulirement rparti danstoutes les directions, vous pourrez, pour commencer, valuer la puissance totale Pmise par le Soleil.

Ensuite, connaissant cette puissance totale P, et en notant t la dure de vie duSoleil, le produit P.t reprsente l'nergie totale produite au cours de sa vie : laconnaissance de la quantit d'nergie disponible dans le Soleil doit donc permettrede prvoir cette dure de vie...

Afin de vous permettre de tester les diverses hypothses prsentesantrieurement, voici quelques donnes, tires de nos connaissances scientifiques:

La masse du Soleil est de 2 x 10 30 kg.Le Soleil est essentiellement constitu d'hydrogne.La chaleur massique du gaz dihydrogne est c = 14,4 x10 3 J.kg-1.K -1,

mais augmente avec la temprature, et pourra atteindre 20 x 10 3 J.kg-1.K -1.La photosphre du Soleil a une temprature que l'on value, en

l'assimilant un corps noir: On trouve T = 6 000 K.

Le pouvoir calorifique le plus lev des gaz est celui du dihydrogne etvaut 124 700 kj.kg -1.Lors d'une raction thermonuclaire, une partie m de la masse est

transforme en nergie, selon la relation d'Einstein E = m.c 2 (avec c = 3 x10 8 m.s -1).

Cependant, pour que de telles ractions se produisent, il faut atteindre destempratures de plusieurs millions de Kelvins et seule une petite partie de lamatire du Soleil est concerne (10% seulement). Enfin, l'hydrogne donnantnaissance de l'hlium, une petite partie de la masse seulement est transformeen nergie. La thorie permet d'valuer le rendement de ces ractions 0,7%.


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A vous de dterminer les dures de vie du Soleil prvisibles pour chacune deshypothses et de trancher en faveur de celle qui vous semble la plus raisonnable,refaisant ainsi le raisonnement des scientifiques du dbut du vingtime sicle!

4.Aperu de la source

Le soleil est une sphre gazeuse compose presque totalement d'hydrogne.Son diamtre est de 1391000 Km (100 fois celui de la terre), sa masse est de l'ordrede 2.10 27 tonnes. Toute l'nergie du soleil provient des ractions thermo nuclairesqui s'y produisent. Elles transforment chaque seconde 564106 tonnesd'hydrognes en 560106 tonnes d'hlium, la diffrence de 4 millions de tonnes estdissipe sous forme d'nergie (E = mc), ce qui reprsente une nergie totale de36.10 kW. La terre tant une distance de 150.10 6 Km du soleil, elle reoit unenergie de 1,8.10 17 w.

La valeur du flux de rayonnement solaire E reu par une surfaceperpendiculaire aux rayons solaires place la limite suprieure de l'atmosphreterrestre (soit environ 80 Km d'altitude) varie au cours de l'anne avec la distance

Terre/Soleil. Sa valeur moyenne Eo est appele la constante solaire, elle vaut Eo =1353 w/m. En premier approximation, on peut calculer la valeur de E en fonctiondu numro du jour de l'anne j par:

E = Eo [1+0,033 Cos (0,984 j)] [w/m 2 ]

4.1. Dure et taux d'ensoleillement:a)D'ure d'ensoleillement:

Selon les conditions atmosphriques, le ciel peut tre plus ou moins couvertdes nuages au cours d'une journe. Ceux-ci occultent le soleil, totalement oupartiellement, empchant ainsi le rayonnement d'atteindre directement le sol. On

dit que la nbulosit est plus ou moins importante selon qu'il y a beaucoup ou peuxde nuages.

On appelle dure effective d'ensoleillement ou insolation SS le temps pendantlequel, au cours d'une journe, le rayonnement solaire direct a atteint le sol du lieuconsidr .On appelle rayonnement direct, le rayonnement qui atteint la surfaceterrestre sans avoir subit des dviations depuis son mission par le soleil

b)Taux d'ensoleillement:Par ciel clair sans nuages, le sol reoit le rayonnement solaire direct pendant

toute la dure journe, ou plus prcisment pendant la dure maximaled'ensoleillement SSo. On appelle taux d'ensoleillement ou taux d'insolation lerapport entre la dure effective et la dure maximale d'ensoleillement.

= SS/SSo

4.2. Aspects gomtriques

Nous allons nous intresser ici aux aspects gomtriques du rayonnementsolaire intercept par la terre dans le but ultrieur de calculer le flux reu par unplan inclin plac la surface de la terre et orient dans une direction fixe. Laconnaissance de ce flux est la base du dimensionnement de tout systme solaire.

a)Mouvement apparent du soleil:


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Le mouvement apparent du soleil vu par un observateurfixe en un point de la latitude L au nord de l'quateur estreprsent par la figure suivante: Le reprage du soleil s'effectuepar l'intermdiaire de deux angles:

L'azimut "a": C'est l'angle que fait la direction de

la projection du soleil sur le plan horizontal avec ladirection Sud, cet angle tant orient positivementvers l'Ouest.

La hauteur "h" du soleil ou l'altitude: C'est l'angleque fait la direction du soleil avec la projection sur un plan horizontal.

Ces deux angles sont fonctions de:La latitude L du lieu.La date j.L'heur solaire TS dans la journe.

On dfini l'heure solaire TS en fixant TS = 12 h lorsque la hauteur du soleil estmaximale.

La hauteur "h" vaut alors: Sin (h) = Sin (L).Sin ()+Cos (L).Cos ().Cos ()O: = Dclinaison: C'est l'angle form par la direction du soleil avec le plan

quatorial . = 23,45 Sin [0,980 (j+284)]. = L'angle horaire = 15 (TS-12), est compt positivement l'aprs midi.

L'azimut "a" a pour relation: Sin (a) = Cos ().Sin ()/Cos (h)

4.3. Aspects nergtiques:

L'atmosphre terrestre est constitue de plusieurs couches de caractristiquesdiffrentes, ce sont:

La troposphre, entre le sol et 15 Km d'altitude.La stratosphre entre 15 Km et 80 Km d'altitude.L'ionosphre entre 80 Km et 2000 Km d'altitude.

Le flux rayonn par le ciel et l'atmosphre vers la terre peut tre calcul par:

W = T 4

ciel

O : Tciel est la temprature quivalente du ciel. T ciel = Ta -12 [k] Ta est la temprature de l'air en k

Rayonnement solaire au sol:

L'atmosphre ne transmet pas au sol la totalit du rayonnement solaire qu'ellereoit :

Le rayonnement direct S.Le rayonnement diffus D; est la part du rayonnement solaire diffuse

par les particules solides ou liquides en suspension dans l'atmosphre.Le rayonnement global G est la somme du rayonnement direct et

diffus.


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On entend par :"Irradiation solaire" l'nergie reue pendant une certainedure. Elle est exprime en w.m -2.dure -1 ou kw.m -2.dure -1.

"L' Eclairement solaire"est le flux instantan, il s'exprime en w/m 2.

L'irradiation globale journalire sur un plan horizontale vaut :G = G 0 [0,29 Cos (L) + 0,52] : En zone tropicale

O G0 tant l'irradiation journalire sur un plan horizontal plac au dessus del'atmosphre calculable par :

G0 = 3,795.10 4 . Cos (L) Cos () [Sin ( 1 ) - . 1 /180.Cos ( 1 )]. [Kj/m 2 ]

1 est l'angle horaire au lever du soleil: Cos (1 ) = -tan (L) Tan ( ) [c]

Productivit annuelle:Suivant l'inclinaison et l'orientation des modules (d'aprs PVGIS)

SUD 87% 100% 93% 67%

SUD-ESTSUD-

OUEST87% 95% 86% 62%

ESTOUEST 87% 82% 69% 48%

Par exemple : Une installation photovoltaque de 1 kWc, oriente au Sud etincline 30 par rapport l'horizontal dans le Sud de la France, pourrait produire1.100 kWh/an.Mais, une installation avec des modules verticaux en faade Sud dans le Nord de laFrance ne pourrait produire que 603 kWh/an (67% de 900 kWh).

5.Introduction a L'nergie solaire photovoltaqueL'nergie solaire photovoltaque est une nergie lectrique produite

partir du rayonnement solaire. L' nergie solaire tant une nergie renouvelable , onpeut penser que l'nergie solaire photovoltaque le soit aussi. Les cellules

photovoltaques ayant une dure de vie limite, on ne peut pas parlervritablement de renouvelable, mme si leur dure de vie est longue.

La cellule photovoltaque est un composant lectronique qui est la base desinstallations produisant cette nergie. Elle fonctionne sur le principe de l' effet photolectrique . Plusieurs cellules sont relies entre-elles sur un module solaire photovoltaque , plusieurs modules sont regroups pour former une installationsolaire. Cette installation produit de l'lectricit qui peuttre consomme sur place ou alimenter un rseau dedistribution.

Le terme photovoltaque dsigne selon le contexte le

phnomne physique - l'effet photovoltaque - ou latechnologie associe.
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6.Principe de fonctionnementIl existe diffrentes techniques permettant la conversion directe de la lumiresolaire en lectricit, la plus connue est la conversion photovoltaque effectue l'aide de matriaux semi-conducteurs tel que le silicium (Si), le germanium (Ge), leslnium (Se) ou les composs semi-conducteurs tel que l'arsniure de gallium(GaAs), le tellurure de cadmium (CdTe). Les cellules solaires de type GaAs sont trscoteuses dans leur fabrication, leur utilisation est aujourd'hui essentiellementlimite aux applications spatiales .

La majorit des cellules photovoltaques sont fabriques partir du siliciumcristallin, car il possde la caractristique d'tre non toxique contrairement aucadmium ou au slnium, en plus, il permet d'atteindre des efficacits deconversion remarquables, il constitue environ 28% de l'corce terrestre sous formede composs (silicates, silice), ce qui en fait une source quasi inpuisable.

La cellule solaire semi-conducteur est un dispositif permettant de dbiter uncourant lectrique dans une charge externe lorsque celui-ci est expos la lumire.Son principe de fonctionnement se rsume comme suit:

Lorsque la cellule est expose au rayonnement solaire, les photons d'nergie(Eph = hv ) pntrant dans la cellule solaire transmettent leur nergie aux atomesde la jonction. Si cette nergie est suffisamment leve, elle peut faire passer leslectrons de la bande de valence la bande de conduction du matriau semi-

conducteur et crer ainsi des paires lectron- trou. Les lectrons (charges N) etles trous (charges P), sont alors maintenus spars par un champ lectrique quiconstitue une barrire de potentiel .

Si une charge est place aux bornes de la cellule, les lectrons de la zone Nrejoignent les trous de la zone P via la connexion extrieure, donnant naissance une diffrence de potentiel et un courant lectrique circule. Figure:

Fig: Principe de Fonctionnement d'une cellule photovoltaque.

Une cellule photovoltaque reste l'lment de base de toute gnrateurphotovoltaque quelle que soit la puissance considrable demande. Pour prvoirses performances, il est trs important de connatre son modle mathmatique.

Pour but de simulation et de conception, plusieurs chercheurs ont tudi lacellule photovoltaque en employant diffrents modles.


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7.Les cellules photovoltaques:Une cellule photovoltaque est un composant lectronique qui, expos la

lumire (photons ), gnre de llectricit. Cest l effet photovoltaque qui est lorigine du phnomne. Le courant obtenu est fonction de la lumire incidente.Llectricit produite est fonction de lclairement, la cellule photovoltaque produitun courant continu.

Les cellules photovoltaques les plus rpandues sont constitues de semi-conducteurs , principalement base de silicium (Si) et plus rarement dautre semi-conducteurs : slnure de cuivre et d'indium (CuIn(Se) 2 ou CuInGa(Se) 2), tellurure de cadmium (CdTe), etc. Elles se prsentent gnralement sous la forme de finesplaques dune dizaine de centimtres de ct, prises en sandwich entre deuxcontacts mtalliques, pour une paisseur de lordre du millimtre.

Les cellules sont souvent runies dans des modules solaires photovoltaques ou panneaux solaires, en fonction de la puissance recherche.

8.lectricit photovoltaque8.1. Les principes et les applications:

Une cellule photovoltaque (ou photopile) est un dispositif qui transformel'nergie lumineuse en courant lectrique.

La premire photopile a t dveloppe aux tats-Unis en1954 par les chercheurs des laboratoires Bell, qui ont dcouvertque la photosensibilit du silicium pouvait tre augmente enajoutant des "impurets". C'est une technique appele le"dopage" qui est utilise pour tous les semi-conducteurs.

Mais en dpit de l'intrt des scientifiques au cours desannes, ce n'est que lors de la course vers l'espace que lescellules ont quitt les laboratoires. En effet, les photopilesreprsentent la solution idale pour satisfaire les besoins enlectricit bord des satellites, ainsi que dans tout site isol.Mais aussi actuellement, pour produire de l'lectricitdirectement pour alimenter les rseaux de distribution - sans pollution.

8.2. Les cellules qui composent les modules PV:

Les cellules mono-cristallines sont les

photopiles de la premire gnration, elles sontlabores partir d'un bloc de silicium cristallis enun seul cristal. Les cellules sont rondes ou presquecarres et, vues de prs, elles ont une couleuruniforme.

Elles ont un rendement de 13 17%, mais lamthode de production est laborieuse.

Les cellules poly-cristallines sont labores partir d'un bloc de siliciumcristallis en forme de cristaux multiples. Vues deprs, on peut voir les orientations diffrentes descristaux (tonalits diffrentes).
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Elles ont un un rendement de 12 14%, mais leur cot de production estmoins lev que les cellules monocristallines.

Les modules photovoltaques amorphes ont uncot de production bien plus bas, maismalheureusement leur rendement n'est que 5 8%actuellement. Cette technologie permet d'utiliser descouches trs minces de silicium qui sont appliquessur du verre, du plastique souple ou du mtal, par unprocd de vaporisation sous vide.

D'autres technologies couches minces , comme le CIS (cuivre-indium-slenium) ou CdTe (tellure de cadmium) permettent le captage de diffrentesfrquences du spectre lumineux et ainsi augmenter le rendement jusqu' 12%.

Silicium cristallin ou amorphe ?Les cellules monocristallines et polycristallines sont les plus rpandues (90%

du march en 2008). tant fragiles, elles sont places entre deux plaques de verreafin de former un module qui est relativement lourd. Le matriau de base est lesilicium qui est trs abondant, cependant la qualit ncessaire pour raliser lescellules doit tre d'une trs grande puret et son cot intervient de faon importantdans le cot total. La pnurie de silicium de qualit en 2006, a cr une tension surle march et une augmentation du prix des cellules. Actuellement (2008), il n'y aplus de problme d'approvisionnement.

Les produits film mince utilisent peu dematire premire. Ils ont servi d'abord pour desapplications lectriques de faible puissance, commedes montres, des calculatrices, etc. Mais la filiredevient comptitive dans les cas o de grandssurfaces sont disponibles, et les toitures industriellesconstituent un exemple dapplicationparticulirement pertinente. Pour une capacitinstalle donne, la surface requise en couchesminces est proche du double de celle dun systme base de silicium cristallin. Cependant, grce auxcots de production nettement moins levs, lasolution couche mince ne cote pas plus cher.

De plus, la lgret des couches minces permet

dviter linstallation dune structure supplmentairede renforcement du toit, ncessaire au soutien des modules cadrs en siliciumcristallin. Les couches minces sont ainsi livres en rouleaux et colles directementsur les bacs aciers ou des membranes d'tanchit du toit.

De plus, les cellules PV couches minces sont moins sensibles uneoccultation partielle de la surface ou des tempratures externes leves que lesilicium cristallin.

D'autres filires en dveloppement, encore peu connues, comme des surfacesphotovoltaques base de tellure de cadmium ou de matriaux organiquesreprsentent des technologies de l'avenir fort potentiel.


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Fin 2008, les cots de production de l'entreprise amricaine First Solar, quiproduit des cellules couches minces au Tellurure de Cadmium (CdTe), sonttombs en dessous d'un dollar par watt, et grce l'expansion prvue, les cotsdevraient approcher 0,65 $/Wc d'ici 2012. Ainsi, l'industrie croit que l'lectricitphotovoltaque concurrencera les centrales thermiques conventionnelles vers 2015.

8.3. Les applications de gnrateurs photovoltaques:Alimentations lectriques faibles telles que les calculettes ou les

chargeurs de piles. Des modules PV fournissent du courant continu pour n'importequel appareil aliment par des piles.

Installations autonomes comme les balises en mer, les lampadaires urbainsou les maisons en sites isols, elles ncessitent le plus souvent un stockage del'lectricit l'aide d'accumulateurs. S'il faut du courant alternatif, il faut ajouter etun onduleur.

Un onduleur est un dispositif lectronique et statique servant convertir lecourant lectrique continu (CC) en courant alternatif (CA) avec la frquencesouhaite. La puissance "apparente" de l'onduleur s'exprime en volt-ampres (VA).

Installations ou centrales photovoltaques connectes au rseau Ungnrateur photovoltaque connect au rseau n'a pas besoin de stockaged'nergie et limine donc le maillon le plus problmatique (et le plus cher) d'uneinstallation autonome. C'est en fait le rseau dans son ensemble qui sert derservoir d'nergie.

8.4. Dure de vie dun systme photovoltaque:Comme tout produit, les modules photovoltaques ont une dure de vie qui

dpend de la qualit intrinsque des matriaux le constituant, de son utilisation etde lenvironnement dans lequel il est install. Aussi, il faut savoir que le modulesolaire nest quune partie du systme qui comprend la fixation au support surlequel il est pos, londuleur, le cblage.


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Selon les fabricants, les modules photovoltaques bnficient de garantiesentre 2 et 5 ans. Cependant, la plupart des fabricants garantissent 90% de lapuissance initiale des modules au bout de 10 ans et 80% au bout de 20 25 ans.Cette garantie ne fonctionne uniquement que si le module est intact. En effet, dansle cas o le module subit un orage de grle dans la 8me anne aprs la pose et nedlivre plus que 50% de sa puissance initiale, la garantie "produit" nest plusvalable et comme le produit est dgrad physiquement, la garantie "puissance"nest plus valable non plus.

Nanmoins, sans imprvu, un module photovoltaque doit fonctionner avec aumoins 80% de sa puissance initiale pendant plus de 20 ans. Par contre, la dure devie des onduleurs est gnralement moins de 10 ans. La garantie fabricant est de 5ans avec une extension (payante) de 5 ans supplmentaire. Donc, il faut prvoir dechanger les onduleurs (au moins en partie) au cours de la vie du systme.

9.Les types de la cellule photovoltaque:9.1. Cellule en silicium amorphe:

Le silicium lors de sa transformation, produit un gaz, qui est projet sur unefeuille de verre. La cellule est gris trs fonc. C'est la cellule des calculatrices et desmontres dites "solaires".

Avantages : Fonctionne avec un clairement faible ou diffus (mme par temps

couvert). Un peu moins chre que les autres technologies. Intgration sur supports souples ou rigides.

Inconvnients : Rendement faible en plein soleil, de 5% 7%. Ncessit de couvrir des surfaces plus importantes que lors de

lutilisation de silicium cristallin (ratio wc/m plus faible, environ 60wc/m 2).

Performances qui diminuent avec le temps (~7%).

9.2. Cellule en silicium monocristallin:Lors du refroidissement, le silicium fondu se solidifie en

ne formant qu'un seul cristal de grande dimension. Ondcoupe ensuite le cristal en fines tranches qui donneront lescellules. Ces cellules sont en gnral d'un bleu uniforme.

Avantages : Bon rendement, de 14% 16%. Bon ratio Wc/m2 (~150 Wc/m2) 7 ce qui permet

un gain de place si ncessaire. Nombre de fabricants lev.

Inconvnients : Cot lev.

9.3. Cellule en silicium multi-cristallin:Une cellule photovoltaque base de silicium multi-

cristallin


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Pendant le refroidissement du silicium dans une lingotire, il se formeplusieurs cristaux. La cellule photovoltaque est d'aspect bleut, mais pas uniforme,on distingue des motifs crs par les diffrents cristaux.

Avantages : Cellule carre ( coins arrondis dans le cas du Si monocristallin)

permettant un meilleur foisonnement dans un module, Bon rendement de conversion, environ 100 Wc/m2 7, mais cependant

un peu moins bon que pour le monocristallin, Lingot moins cher produire que le mono-cristallin.

Inconvnient : Rendement faible sous un faible clairement.

Poly-cristallin ou multi-cristallin ? On parlera ici de silicium multi-cristallin (rf.IEC TS 61836, vocabulaire international photovoltaque). Le terme poly-cristallin estutilis pour les couches dposes sur un substrat (petits grains).

9.4. Cellule Tandem:Empilement monolithique de deux cellules simples. En combinant deux

cellules (couche mince de silicium amorphe sur silicium cristallin par exemple)absorbant dans des domaines spectraux se chevauchant, on amliore le rendementthorique par rapport des cellules simples distinctes, qu'elles soient amorphes,cristallines ou microcristallines.

Avantage : Sensibilit leve sur une large plage de longueur d'onde. Excellent

rendement.

Inconvnient : Cot

10.Module photovoltaqueGnralement, chaque cellule photovoltaque ne peut pas produire qu'une

tension continue nominale de 0,5V 0,6V en circuit ouvert et une puissancenominale voisine de 1.5 Wc .

Pour satisfaire les besoins des charges couramment utilises, il faut envisagerun assemblage de plusieurs cellules photovoltaques soit en srie soit en parallle.Cet assemblage forme ce qu'on appelle module solaire ou modulephotovoltaque .

Le dimensionnement du systme solaire dtermine le nombre de modules mettre soit en parallle afin d'accrotre le courant en conservant la tension, soit ensrie afin d'augmenter la tension en conservant le courant, et pour avoir unesatisfaction en courant et en tension, un groupement mixte srie- parallle estobligatoire.

Gnralement, un module compos de 36 cellules en silicium cristallin estadapt pour la charge d'une batterie de 12 V.


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Fig : Module photovoltaque

Fig : Groupement des cellules photovoltaques en srie

Fig: Groupement des cellules photovoltaques en parallle

11.Diffrents types d'une installation photovoltaqueLes modules photovoltaques sont les lments principaux d'une installation

soit autonome soit raccorde au rseau.

a) Installation raccorde au rseau:Les installations photovoltaques sont raccordes au rseau lectrique grce

un onduleur, qui convertisse le courant continu d'origine photovoltaque en courantalternatif.

L'lectricit produite est directement utilise par la charge ou injecte dans le

rseau lectrique.b) Installation autonome:Dans le cas o l'nergie photovoltaque doit assurer la totalit des besoins en

lectricit, il est ncessaire de la stocker pour les priodes non ensoleilles. Cestockage est gnralement assur par des batteries d'accumulateurs quiaccumulent l'excdent d'lectricit produit puis le restituent en cas de besoin. Laprsence d'un rgulateur est ncessaire pour protger les batteries contre lessurcharges et les dcharges profondes.

Ce type d'installation est bien adapt aux "petits" besoins d'lectricit, ilcouvre un domaine d'applications trs large: tlcommunication, signalisationterrestre (routire), pompage, lectrification rurale, et utilisation grand public(montres, calculatrices)...


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Une installation autonome doit tre dimensionne de faon pouvoir fournirl'nergie ncessaire la charge, et ceci aprs plusieurs jours de mauvais temps.

12.Les diffrentes technologies de modules photovoltaquesIl existe plusieurs technologies de modules solaires photovoltaques: Les modules solaires mono-cristallins: Ils possdent un meilleurrendement au m, et sont essentiellement utiliss lorsque les espaces sontrestreints. Le cot, plus lev que celui d'une autre installation de mmepuissance, contrarie le dveloppement de cette technologie. Les modules solaires poly-cristallins: Actuellement c'est le meilleurrapport qualit/prix et les plus utiliss. Ils ont un bon rendement et une bonnedure de vie (plus de 35 ans), et en plus ils peuvent tre fabriqus partir dedchets de l'lectronique. Les modules solaires amorphes: Ces modules auront un bon avenir car ilspeuvent tre souples et ont une meilleure production par faible lumire. Le

silicium amorphe possde un rendement divis par deux par rapport celui ducristallin, ce qui ncessite plus de surface pour la mme puissance installe. Toutefois, le prix au m install est plus faible que pour des panneaux solairescomposs de cellules. Les modules solaires en couche mince base d'absorbeur CdTE. Les m odules solaires en couche mince a base d'absorbeur CIGS.

13.Puissances installes photovoltaqueDiffrentes puissances cumules fin 2007 et installes en 2007 selon l' agence

internationale de l'nergie : Monde 9 400 MW Europe 4 900 MW Allemagne 3 862 MW, + 1 135 MW Japon 1 919 MW, + 210 MW tats-Unis 831 MW, + 207 MW Espagne 655 MW, + 512 MW France 75 MW, + 31 MW

En 2007 les installations ont cru de 40 % par rapport celle de 2006 3. Laprvision mondiale pour 2008 est de 13 500 MW.

ConclusionLnergie photovoltaque se base sur l effet photolectrique pour crer uncourant lectrique continu partir dun rayonnement lectromagntique. Cettesource de lumire est naturelle (soleil).
http://fr.wikipedia.org/wiki/Agence_internationale_de_l'%C3%A9nergiehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Agence_internationale_de_l'%C3%A9nergiehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_photo%C3%A9lectriquehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Agence_internationale_de_l'%C3%A9nergiehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Agence_internationale_de_l'%C3%A9nergiehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_photo%C3%A9lectrique

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