Du nouveau dans le domaine du photovoltaïque!

Vous connaissez sans doute tous la photosynthèse, ce phénomène qui permet à des plantes de créer de l’énergie via la lumière du soleil. Sans rentrer dans les détails techniques, le célèbre MIT (Institut de technologie du Massachusetts) vient de créer une cellule photovoltaïque à base de chloroplastes, c'est-à-dire des petites structures présentes dans les plantes, et qui sont les capteurs de la lumière à l’origine de la photosynthèse.

Le rendement de ces structures photovoltaïques serait alors de 40%, bien loin des 25% au maximum des rendements actuels des panneaux photovoltaïques réalisés à partir de silicium. Les informations sont relativement récentes, (voir l'article en question ici) noyées sous un flot de notions scientifiques indigestes pour le commun des mortels (dont moi), mais cela semblerait être une avancée technologique très prometteuse pour l’avenir du photovoltaïque qui peine encore à s’imposer sur les marchés de l’énergie.

N’oublions pas également qu’un des points noirs du photovoltaïque demeure le recyclage des matériaux.
L’association PV Cycle, créée en 2007 par des producteurs de panneaux solaires, a décidé de récupérer les panneaux en fin de vie et espère bien recycler en moyenne 85% des panneaux récupérés d’ici 2015. Voici une bonne initiative qui permettra de redorer l’image du
photovoltaïque si les résultats sont concluants.



Avec de telles avancées technologiques et une recherche constante en toile de fond, les panneaux solaires pourraient devenir de véritables piliers dans le domaine de l’énergie d’ici quelques années.

les panneaux solaires thermiques

La grande différence avec leurs homologues photovoltaïques est que les capteurs thermiques transforment la lumière en chaleur, qui est utilisée ensuite pour alimenter les habitations en eau chaude.
Et selon Ademe, une personne consomme en moyenne 50 litres d’eau à 45° par jour, en sachant que l’eau représente entre 10% et 15% de la dépense d’énergie dans les maisons.
Pour diminuer les émissions de gaz à effets de serre, et réduire de moitié sa facture, il existe les panneaux solaires thermiques, ou capteurs thermiques dont le nombre ne cesse de croître en France.

Comment sont-ils conçus ?
Comme leurs cousins photovoltaïques, ils sont plats afin de s’intégrer le mieux possible sur les toits ou toute autre surface plane.
Ils ont une durée de vie de 25 ans en moyenne et il faut savoir qu’avec seulement 5 m² de capteurs thermiques, on peut assurer jusqu’à 70 % des besoins annuels en eau chaude d'une famille de 5 personnes. C’est particulièrement énorme, et intéressant, en sachant que l’investissement est souvent rentabilisé en quelques années (de 5 à 10ans selon geothermie-aerothermie.com).
D’autant plus qu’avec le »plan soleil » créée par l’ADEME en 1999, des aides financières sont mises à disposition afin d’inciter les potentiels clients à investir.

Comment fonctionnent-ils ?
La lumière du soleil qui frappe le capteur thermique, va passer dans une première partie appelée absorbeur qui va la transformer en chaleur, et la transmettre à une seconde partie constituée d’un fluide caloporteur, le plus souvent de l’eau ou de l’air, qui va amener la chaleur jusqu’au ballon d’eau chaude afin d’être stockée. Afin de porter l’eau à la température voulue, il est préférable d’avoir un système d’appoint, telle une chaudière à gaz, qui est reliée au circuit.
Le panneau solaire thermique est constitué d’une couche de verre ou d’aluminium pour lutter contre les intempéries, d’une couche anti-reflets pour éviter les pertes et d’une très bonne isolation qui lui permettent des rendements de 80%, bien loin devant son cousin photovoltaïque.

Néanmoins, et comme pour les photovoltaïques, la question de la fabrication et du recyclage pose problème, vu les métaux lourds et autres matériaux utilisés... Que ferons-nous de ces appareils en fin de vie ? Qu’en est-il réellement, de l’impact écologique produit par les panneaux solaires ?
Mais j’ai espoir que d’ici quelques années, de grandes avancées auront eu lieu dans ce domaine.

Les panneaux photovoltaïques

Pour introduire ce nouveau thème qui est l’énergie solaire, je souhaite définir quelques notions. En effet, tout le monde connait les panneaux solaires, mais bien peu de gens savent réellement comment ils fonctionnent, dont moi jusqu’à récemment.
Je ne vais pas vous baratiner avec des notions trop scientifiques que je ne maîtrise absolument pas, mais expliquer brièvement les différences entre un panneau solaire photovoltaïque et thermique pour commencer.

Les panneaux solaires photovoltaïques

Comment sont-ils conçus ?
Les panneaux solaires photovoltaïques sont conçus de sorte à être posés facilement sur les toits ou toute autre surface plane, grâce à leur taille de l’ordre de 1m², et et résistants aux intempéries. Ils ont une durée de vie moyenne de 25 à 30ans.
La principale différence avec leurs confrères thermique est qu'ils transforment la lumière en électricité, alors que les panneaux solaires thermiques la transforment en chaleur.
La principale matière utilisée est le silicium qui représente 90% du marché actuellement, bien que des recherches sont effectuées pour trouver de nouveaux matériaux.

On retrouve le silicium monocristallin : il est le matériau le plus rentable actuellement, de l’ordre de 15% à 25%, avec des coûts très élevés néanmoins.

Le silicium polycristallin : le prix est moins élevé, mais il en est de même pour les la rentabilité (10% à 15%)

Le silicium amorphe : les tarifs sont bien moins élevés, mais il obtient la rentabilité la plus faible (de 5% à 10%)

Comment fonctionnent-ils ?
Rappel : Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique, généralement des électrons, au sein d'un matériau conducteur.

Les panneaux solaires sont constitués de cellules photovoltaïques, celles-là même qui permettent de convertir la lumière du soleil en électricité. Aujourd’hui, la plupart de ces cellules sont constituées de deux couches principales, composées elles-mêmes d’atomes de silicium comme vu précédemment. Il s’agit d’un matériau semi-conducteur, qui est enrichi ou appauvri en électrons par d’autres atomes qui rendent donc le silicium impur, afin de permettre une meilleure conductivité de l’électricité.
Une fois que les photons, particules de la lumière, rentrent en contact avec la cellule, il y a tout un mouvement des charges négatives, qui donnent lieu à ce fameux déplacement des électrons dans un circuit extérieur relié à des électrodes. C’est ainsi que le courant va être généré.

Il faut savoir qu’en plus de ces deux couches, on retrouve deux électrodes (l’anode et la cathode), une couche anti-reflets pour éviter au maximum les pertes de photons, ainsi qu’une couche de verre pour résister aux intempéries.

Pffiou, pas évident comme explication. Pour plus de renseignements sur le fonctionnement des panneaux photovoltaïques, je vous invite à regarder ces différents PDF.

http://www.cea.fr/content/download/3147/14983/file/encadred.pdf.
http://defis.cea.fr/defis/131/cea_defis131_16_17.pdf.

Le courant continu produit doit passer par un ondulateur, afin de se transformer en courant alternatif. Il est ensuite soit utilisée directement, soit stockée pour une utilisation ultérieure, soit réinjectée dans le réseau pour le vendre.
Il ne faut pas oublier de préciser que stocker l’électricité dans des batteries peut être générateur de pollution.



En effet, une polémique fait rage actuellement, quant au recyclage de ces fameuses batteries, et des panneaux en eux-mêmes. Et qu’en est-il quant à la pollution créée et l’énergie requise lors de la fabrication de ces panneaux ?
Avant de généraliser ces concepts, peut-être serait-il utile d’y réfléchir à deux fois…