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PHOTOVOLTAIQUE / PANNEAUX SOLAIRES
Mise au point:
" Il n'y a pas assez de soleil chez nous ! " Les gens
se demandent souvent si dans une région froide, on peut parler
d'Énergie solaire. Ils seront surpris d'apprendre que le
potentiel solaire du Québec, par exemple, équivaut
et même dépasse celui de certaines régions d'Europe
(Espagne, France) ou de la Californie. L'explication de ce phénomène
est fort simple: le potentiel solaire ne dépend pas de la
température mais de l'ensoleillement. Sur une base annuelle
et malgré son climat froid, le nombre des journées
ensoleillées au Québec est assez important. De plus,
le photovoltaïque marche aussi par temps couvert et à
la lumière diffuse.
Pareillement, sans se perdre dans les calculs, le
nombre d'heures d'ensoleillement est plus élevé dans
le sud que dans le nord ce qui fait que vous pourrez par exemple
couvrir 70% de vos besoins en chauffage dans le sud alors que dans
le nord vous ne couvrirez que 40% de vos besoins, mais les besoins
sont eux complètement différents. Là où
il faut de 6 à 8 mois de chauffage dans le nord, il n'en
faut que 2 à 3 mois dans le sud. La quantité d'énergie
que vous économisez dans le nord est donc de 40% d'une longue
période de chauffage, ce qui représente plus que les
70% d'une petite période de chauffage que vous économisez
dans le sud.
Les pays d'Europe du nord ne s'y sont pas trompés,
ce sont eux qui développent le plus le chauffage solaire.
Autre mythe:
Il faut des surfaces trop importantes pour que l'énergie
solaire puisse satisfaire les besoins de la société
moderne. En éliminant le gaspillage, un ménage de
3 personnes en Europe peut couvrir ses besoins avec 10 - 20 m²
de panneaux photovoltaïques. Si la superficie de l'île
de Manhattan dans la ville de New York était couverte de
panneaux photovoltaiques, on pourrait satisfaire l'ensemble des
besoins des Etats-Unis!
Les avantages:
Le rayonnement solaire constitue une source d'énergie gratuite
et non polluante. Les végétaux en tirent leur énergie.
C'est grâce à la lumière, que par photosynthèse,
ils fabriquent des molécules combustibles. Elle peut même
se transformer en énergie électrique grâce à
l'effet photovoltaïque, découvert en 1839 par le physicien
français Edmond Becquerel.
Quand les photons heurtent certains matériaux, comme le silicium,
ils délogent et mettent en mouvement les electrons qui le
composent, créant ainsi un courant électrique. Le
rendement de conversion peut atteindre 30% (alors qu'il n'est que
de 1% pour la photosynthèse). Aujourd'hui, l'énergie
solaire est entrée dans sa phase de maturité.
Quatre atouts
majeurs militent en sa faveur:
1 - autonomie et indépendance énergétique
2 - facilité d'emploi et d'exploitation
3 - modularité et extension facile des générateurs
4 - investissements raisonnables
Le photovoltaïque
est une technologie qui a fait ses preuves:
Elle existe et fonctionne déjà de façon fiable
dans toutes les parties du monde. L'électricité est
produite entièrement silencieusement, et le matériel
nécéssaire ne nécessite que très peu
d'entretien, il est simple et fiable. On peut produire le courant
là où l'on en a besoin, de façon décentralisée,
nous le répétons sans investissements gigantesques
et sans mesures de sécurité draconiennes (contrairement
au nucléaire).
La centrale photovoltaïque:
Il suffit de quelques mois pour construire une centrale photovoltaïque,
alors qu'il faut une dizaine d'années, voire plus pour réaliser
un projet de centrale conventionelle. Les panneaux photovoltaïques
sont idéaux pour de petites installations et ils ont une
longue durée de vie (30 ans).
On élimine les frais (et les risques) de transport associés
avec le pétrole, le charbon, l'uranium et le plutonium. Enfin,
Le prix du photovoltaïque a baissé de 90% en 10 ans
!
Et ce n'est pas
fini !
Plus qu'une alternative, l'énergie solaire est une solution
à grande échelle. La moitié de la population
mondiale est située à l'écart des réseaux
électriques et le restera probablement longtemps encore,
notamment dans les régions faiblement peuplées. En
Inde, par exemple, seule une personne sur trois a l'électricité.
Dans les pays industrialisés, certaines zones isolées,
montagneuses, par exemple sont également coupées du
réseau traditionnel. On utilise souvent des groupes électrogènes
comme seule source d'énergie là où le courant
n'est pas disponible, mais ce sont des sources de bruit et d'émissions
malordorantes, et le matériel tombent parfois en panne.
Le solaire est très intéressant dans de tels cas,
même si on doit utiliser un générateur pour
dépanner...
- production d'énergie silencieuse
- pas de frais de transport
- nettement moins d'entretien
- on peut agrandir plus facilement (un générateur
doit être remplacé)
- l'on évite le gaspillage d'un générateur
qui doit marcher à plein régime pour une ampoule
- on peut enfin, facilement installer les panneaux sur des toits
et sur des façades bien exposés au soleil.
Couplage / Stockage:
Conçus à partir du silicium, comme nous l'avons vu,
(le même matériau qui sert à fabriquer les composants
de nos appareils électroniques), des panneaux permettent
de transformer directement le rayonnement solaire en courant électrique
basse tension, qui peut être stocké et transformé,
comme pour les éoliennes avec lesquelles il est possible
de faire un couplage.
La présence du vent et du soleil étant souvent complémentaires,
l'éolienne et les photopiles pourront débiter dans
les mêmes batteries de stockage, le courant stocké
sera ensuite utilisé directement par des appareils basse
tension ou converti en courant alternatif 220V par un onduleur.
Différents types de matériaux sont proposés
dans le commerce, et il faudra prendre en compte la puissance fournie
et pas simplement la surface de captage. Le rendement est de l'ordre
de 10% ce qui signifie qu'avec 10m2 de capteurs, la puissance fournie
sera de 1 KW.
Le dimensionnement des installations doit également se faire
en fonction de la quantité d'énergie consommée
par jour (qui s'exprime en kilowatt.heure) et non en fonction de
la puissance maximale appelée.
Mis à part les cas d'utilisations ponctuelles (usage de vacances…)
ou des cas de faibles besoins (recharge d'une batterie…), l'usage
de photopiles seules pour la production d'électricité
permet très difficilement l'autonomie complète d'une
maison d'habitation, à moins d'accepter un mode de vie économe
et d'avoir des appareils électroménagers eux aussi
économes, d'où l'intérêt du couplage
avec l'éolien.
Rendement:
On trouve le silicium amorphe le plus souvent dans les petits produits
de consommation comme les calculatrices, les montres etc...
Un mètre carré de panneaux solaires peut produire
jusqu'à 150 watts de puissance. Ils fonctionnent même
par temps couvert avec une lumière diffuse, mais pas avec
la même puissance. Les panneaux photovoltaïques ont une
tension qui reste plus ou moins stable quelles que soient les conditions
météo. (Un panneau de 12 Volts donnera toujours 12
Volts même dans des conditions météo extrêment
défavorables), alors que le courant et la puissance vont
varier. La variable la plus importante à
prendre en compte dans la planification d'une installation photovoltaïque
sera le rendement en puissance.
Le rendement en puissance dépendra
essentiellment de quatre facteurs:
1 - La puissance maximale du panneau ( en watt-crête)
2 - L'intensité de l'ensoleillement
3 - Le nombre d'heures d'exposition au soleil
4 - L'angle d'exposition au soleil
Il est toujours préférable d'orienter
les panneaux plein sud avec l'angle d'incidence idéale pour
la latitude et l'époque de l'année. (N.B. Le sud magnétique
indiqué par une boussole se trouve à 16° à
l'ouest du vrai sud.)
Les rayons devraient être perpendiculaires aux panneaux solaires.
L'idéal en Europe est un toit orienté sud avec une
pente entre 40 et 60 degrés, ou encore mieux, un toit (ou
une surface) plat sur lequel on peut orienter les panneaux à
son gré.
Une belle couche de neige est la bienvenue pendant les mois d'hiver
puisqu'elle peut augmenter la lumière diffuse de façon
importante !
Les installations
autonomes:
La production individuelle d'électricité peut être
subventionnée par la communauté européenne
dans le cadre du projet Phebus. Le principe est d'avoir une installation
de production électrique photovoltaïque couplée
directement au réseau EDF 220V par un compteur réversible.
Lorsque vous produisez plus d'énergie que vous n'en consommez,
le surplus est injecté sur le réseau EDF et le compteur
tourne à l'envers (vous devenez créditeur), lorsque
vous produisez moins que ce que vous consommez, votre compteur tourne
à l'endroit (vous devenez débiteur).
Au final, vous payez chaque mois la différence entre ce que
vous avez consommé et ce que vous avez produit. Si vous avez
un solde créditeur, vous aurez (en général)
un avoir à reporter sur le mois suivant, mais cela semble
être au bon vouloir de agences locales EDF. Les installations
mises en œuvre sont en moyenne de 10m2 de capteurs, ce qui
représente une puissance de 1kw et une productivité
de 900 à 1200 kwh/an.
L'ordre de grandeur de l'investissement est d'environ 8000 euros
(compte tenu des subventions européennes) et les panneaux
sont garantis 20 ans. Certaines régions assurent un financement
complémentaire. Le gros avantage du système Phebus
couplé au réseau EDF est l'absence de batteries de
stockage (qui restent chères et doivent être remplacées
régulièrement) puisque c'est le réseau lui
même qui fait office de stockage. Le
compteur réversible et l'onduleur associé sont des
matériels très particuliers et il vous faudra obligatoirement
passer par une association Phebus pour réaliser une installation
et pour obtenir les subventions.
En dehors de ce système, il existe peu d'installations autonomes
qui n'ont pas besoin de stocker de l'énergie. Une batterie
s'impose dans la majorité des cas. La batterie est le composant
le plus vulnérable d'une installation autonome et elle coûte
extrêment cher dans le prix global. Une batterie dont on prend
bien soin peut durer jusqu'à cinq ans. Comparez avec les
20-30 ans de fiabilité d'un panneau solaire ! En gros, il
faut toujours veiller à ce que les batteries à plomb
ne soient jamais surchargées ou trop déchargées.
Dans la plupart des cas, pour cela, il faut utiliser un petit appareil
qui s'appelle un "régulateur de charge".
Chauffage:
L'énergie solaire active utilise des capteurs plans pour
concentrer la chaleur de la lumière pour chauffer un liquide.
Quiconque a bu l'eau d'un tuyau d'arrosage exposé au soleil,
ou est monté en été dans une voiture brûlante
comprend de quoi il s'agit. L'essentiel, c'est de "piéger"
cette chaleur en créant un petit "effet de serre."
Les installations les plus simples de ce type chauffent l'eau pour
les besoins en eau chaude des ménages. Cette technique permet
aussi de chauffer une maison en faisant circuler l'eau chaude dans
les mursou sous le plancher (le plancher solaire direct ou PSD).
Ce système se développe actuellement très bien
en France.
Les photopiles:
Les photopiles de la technologie photovoltaïque n'ont rien
à voir avec l'énergie solaire thermique. Elles n'utilisent
pas la chaleur, mais transforment l'énergie des photons directement
en électricité grâce à des cellules solaires
(ou photopiles) qui sont fabriqués avec des matériaux
semi-conducteurs comme les "puces" de l'informatique.
Le secteur du bâtiment est propice à ce type de démarche
pour plusieurs raisons. Techniquement, des surfaces importantes
(toitures, murs) peuvent être utilisées pour le captage
solaire ; économiquement, les surcoûts peuvent être
réduits (voire nuls),en utilisant en même temps, par
exemple, des matériaux isolants et transparents qui permettent
de capter le rayonnement avec un minimum de pertes thermiques...
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