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Le capteur solaire électrique* est l'un de nos sujets les plus importants. Il est depuis longtemps au centre de l'attention en ce qui concerne les énergies renouvelables. Un matériau très artificiel, le silicium - rarement d'autres matériaux car ils sont chers -, convertit directement l'énergie solaire en la forme d'énergie la plus flexible, l'électricité.
De plus, le silicium est le matériau de base de la plupart des ordinateurs, l'une des techniques les plus avancées. Il était donc certain d'attirer l'attention !
* Il existe une page spécifique pour le capteur solaire thermique, en particulier à eau.
Je me réfère dans la suite à wikipedia en allemand et en français. La compilation donne une meilleure vue d'ensemble.
En ce qui concerne le contenu, je présente quatre sections :
- Les données de mon tableau comparatif des énergies concernant l'énergie solaire et les capteurs électriques en silicium, le quasi-standard actuel.
- La technique et son évaluation. Contrairement à mon intention, elle est un peu plus longue que prévu.
- Il y a toute une série de nouveaux développements qui sont très intéressants. Il y a beaucoup de choses qui se passent en ce moment et il faut garder un œil dessus. C'est ce que nous faisons pour vous.
- Les problèmes d'utilisation. Exemple : l'entretien, car le revêtement le plus léger, comme la poussière, est censé réduire considérablement les performances. Je vais étudier cela.
- Les problèmes environnementaux. Oui, il y en aurait, et ce de manière tout à fait similaire aux éoliennes, dont la plupart des matériaux se sont avérés non recyclables. Les panneaux solaires, par exemple, auraient des problèmes avec leurs surfaces, qui dégageraient des substances toxiques. Je vais étudier cette question.
Globalement, il vaut la peine de se pencher sur le capteur solaire thermique, c'est pourquoi je développe désormais les deux thèmes en même temps.
Et c'est là que ma critique est fondamentale : avec un simple ballon de stockage pour la nuit, il est facile d'alimenter le chauffage d'une maison, le plus gros poste de dépense en termes d'énergie !
Je vous invite à lire ce qui concerne le capteur solaire thermique ! Il fonctionne en effet même lorsque le soleil ne brille pas, et avec des rendements bien plus élevés que le capteur électrique ! **actualités, à voir en bas
Et ce n'est pas tout, bien au contraire, une nouvelle évolution a déjà commencé depuis longtemps.
Au lieu de l'utiliser, on me demande sérieusement comment utiliser les capteurs solaires électriques actuels pour chauffer la maison ! Je peux comprendre que l'on préfère l'électricité à l'eau, mais il y a aussi de toutes autres solutions qui, à long terme, vont éliminer les capteurs solaires électriques !
Nous suivrons également toujours avec le plus d'attention l'électricité, car c'est le média le plus flexible de tous (sauf peut-être le stockage), mais les autres médias comme l'eau, l'hydrogène, etc. offrent peut-être une solution beaucoup plus simple et performante dans certains cas.
Nous devons toujours examiner l'ensemble de vos conditions et les prendre en compte dans notre évaluation !
N'hésitez pas à nous demander conseil, car il arrive que nous ne mettions pas immédiatement en ligne tout ce qui est déjà disponible ! Il y a plusieurs raisons à cela, qui sont propres aux entreprises avec lesquelles nous sommes en contact.
Nous voulons nous engager pour vous au cas par cas, si nous voyons une solution technique d'avenir qui vaut la peine d'être installée pour vous.
** Actualités 17-2-2023 :
"L'intensité du rayonnement global n'est pas répartie uniformément sur l'année... . La somme (du rayonnement global) pendant les mois de mai à juillet peut être jusqu'à dix fois plus élevée qu'en janvier ou en décembre".
Deutscher Wetterdienst - Evolution du rayonnement global1983 - 2020 en Allemagne - Annett Püschel, Wiebke Winzig et Manfred Theel Publication- janvier 2023 download_dekadenbericht.pdf
1. les données de mon tableau comparatif des énergies concernant l'énergie solaire et les capteurs électriques en silicium, le quasi-standard actuel.
Salif est mon agent de liaison au Burkina Faso, et lors de ma visite, j'ai pu ramener les éléments suivants d'un pays où la température atteint parfois 44°C en période non pluvieuse. Nous n'avions pas la climatisation.
Pour faire des calculs je compte avec les données suivants:
Énergie solaire - Capteur solaire électrique standard
Lumière du soleil sur le toit de Salif : 1000W / m2
Calcul : Capteur solaire standard avec 20% x 5
Salif pourrait donc obtenir en moyenne 10000 Watts à 20000 Watts sur l'ensemble de son toit en plein soleil.
Panneau solaire standard
Efficacité 20% 200W / m2 maximal
problèmes actuels :
le rendement diminue dans les prochaines années
risque de grêle
les matériaux sont toxiques (hypothèse, à démontrer)
les matériaux ne sont pas recyclables (hypothèse, à démontrer)
2. la technique et son évaluation.
Le matériau silicium a atteint depuis longtemps ses limites de principe, et cela fait longtemps qu'on essaie de les contourner. Je n'exclus rien, mais en principe, on ne peut pas vivre durablement d'astuces.
Il y a toute une série de nouveaux développements qui sont très intéressants. Par exemple, les vitres transparentes des capteurs solaires, que l'on peut installer comme des fenêtres.
Ou les vitres de capteurs solaires colorées qui ont fait le tour de la presse et qui ont également de toutes nouvelles propriétés.
Actuellement, on fait par exemple varier fortement les fréquences lumineuses perçues et exploitées par le capteur.
Le terme de dégradation désigne la modification des paramètres des composants semi-conducteurs due au vieillissement - dans ce cas, la baisse du rendement des cellules solaires au cours de leur vie.
Le processus de fabrication des panneaux est extrêmement coûteux et compliqué. J'ajoute à cela le processus de fabrication des plaques de silicium. Si ce que wikipedia dit de la fabrication des panneaux est vrai - elle est décrite en détail - alors presque toutes les autres techniques que je connais sont plus faciles à obtenir. Le facteur environnemental devrait également jouer un rôle dans ce cas.
Je traite ici des cellules solaires cristallines et amorphes en silicium.
Cellules solaires cristallines
Pour les cellules solaires cristallines, le rendement initial est d'environ 19-23 %. Souvent, les fabricants garantissent encore un rendement de 80 à 85 % du rendement nominal après 20 ans d'exploitation.
La dégradation est essentiellement due à ... la dégradation induite par la lumière. La dégradation induite par la lumière est responsable, par exemple, de la formation de complexes bore-oxygène.
Cellules solaires au silicium amorphe
Une dégradation particulièrement importante, pouvant aller jusqu'à 25 %, peut se produire dans les cellules solaires en silicium amorphe au cours de la première année de fonctionnement. Pour les modules solaires fabriqués dans ce matériau, ce n'est toutefois pas la puissance au début de la durée de vie qui est indiquée dans les fiches techniques et lors de la vente, mais la puissance après vieillissement. Les modules solaires fabriqués avec ce matériau ont donc au départ une puissance supérieure à celle pour laquelle on a payé. La dégradation, également appelée effet Staebler-Wronski (SWE), se produit sous l'effet de la lumière.
Après environ 1000 heures d'ensoleillement, les cellules a-Si atteignent une valeur de saturation stable pour le rendement.
La puissance crête Wc
La puissance crête est une grandeur physique de la puissance maximale possible pour un dispositif. Son unité est le watt dans le Système international d'unités.
Bien qu'une grandeur ne doive pas être confondue avec son unité, la puissance crête a parfois pour symbole non-SI, dans le langage courant, Wc (pour « watt-crête ») ou Wp (pour l'anglais « watt-peak »).
Par exemple, dans une installation photovoltaïque, la puissance crête est la puissance électrique maximale pouvant être produite par les cellules dans des conditions standards STC (Standard Test Conditions)1 :
une irradiance (éclairement énergétique) de 1 000 W/m2 ;
une répartition spectrale du rayonnement dite AM 1.5 (Air mass 1.5), correspondant au rayonnement solaire parvenant au sol après avoir traversé une atmosphère de masse 1 kg sous un angle de 45° ;
une position des panneaux leur permettant de capter le maximum du rayonnement (leur plan est perpendiculaire à la direction de la source du rayonnement direct) ;
une température des panneaux de 25 °C.
Si la température excède 25 °C, il faut compter une diminution du rendement de 0,4 % par degré supplémentaire.
Cette grandeur a trois utilisations principales :
la comparaison du rendement des matériaux photovoltaïques, dans les mêmes conditions. Pour une surface donnée, un panneau est d'autant plus efficace que son Wc est élevé, avec un rendement de 10 à 20 %. Les valeurs courantes sont de l’ordre de 100 à 200 Wc/m2 ;
la quantification de la taille d'une installation, indépendamment des conditions d'ensoleillement. Une installation d'1 kWc comprend 5 à 10 m2 de modules solaires avec une technologie courante ;
la comparaison des gisements solaires. En France, une installation d'1 kWc permet de produire une énergie annuelle moyenne de 850 kWh/an à Lille et de 1250 kWh/an à Nice2,3.
Notes et références
« Photovoltaique.info - Performance des modules photovoltaïques » [archive], sur photovoltaique.info (consulté le 18 mars 2019).
« Définition de l'ADEME »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)
Définition de l'association HESPUL [archive].
Caractéristiques
Les modules sont généralement des parallélépipèdes rectangles rigides et minces (quelques centimètres d’épaisseur), dont la longueur et la largeur sont généralement d'environ 1 mètre, pour une surface de l’ordre du mètre carré, et une masse d'environ 20 kg. Divers éléments (branchements électriques, fixations, éventuel cadre pour assurer une étanchéité) sont inclus. Il existe également des modules sous forme de membranes souples et résistantes, ainsi que des modules à concentration, plus complexes mais exploitant mieux l’élément le plus cher du module, la cellule photovoltaïque.
L'efficacité énergétique de conversion d'un module est plus faible que celle fournie par toutes les cellules qui le constituent, du fait des pertes électriques internes et des surfaces non couvertes. Elle est actuellement de l'ordre de 20 %.
L’énergie réellement captée par un module dépend de la surface et de la puissance nominale du panneau, de l’ensoleillement (variable selon la latitude, l’heure de la journée, la météo, le masquage subi, etc.), de la température du module (la production est meilleure en montagne car il y fait plus froid) et de la résistance électrique appliquée par le circuit. En Europe, chaque Wc installé permet la production d’environ 1 kWh d’énergie sur l’année, le double dans des zones bien ensoleillées et avec un héliostat.
Outre sa puissance et sa surface, un module photovoltaïque a trois caractéristiques importantes :
l’écart à la puissance nominale, de l’ordre de −0/+5 % ;
la variation de puissance avec la température (plus de détails dans la section « Pertes énergétiques possibles ») ;
la stabilité dans le temps des performances (les fabricants garantissent généralement au moins 80 % de la puissance de départ pendant 20 à 25 ans).
Le prix pour de tels modules était en 2008 d’environ 3–4 €/Wc et il baisse régulièrement1. En 2021, le prix de gros (EU spot market crystalline module price) est inférieur à 0,35 €/Wc2.
Le paragraphe suivant n'est pas accordé par moi:
Un module photovoltaïque ne génère aucun déchet en fonctionnement, son coût de démantèlement est très faible et ses coûts d’exploitation sont quasi nuls. Étanche, il peut servir de couverture à un toit, sous réserve de bien maîtriser l’écoulement d’eau aux bords avec un montage adapté.
Posez-moi votre question, je la publierai ici!
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