Technique de l'énergie solaire photovoltaïque (PV)

SOLAR CLUB du CERN
TECHNIQUE SOLAIRE PV

RAPPEL DE CHIFFRES DE BASE

Chiffres, abaques et tableaux
(cliquez sur les images pour obtenir la taille réelle) · Caractéristiques typiques d'une cellule PV:
[conditions importantes:a) spectre standard, et surtout, b)à 25^oC]:

· => la «puissance-crête»?! La puissance crête représente la puissance délivrée par le PV au point de puissance maximum (dans le diagramme I/U) et sous les conditions de 1000 W/m² (avec un spectre standard) et la cellule à 25°C. Les centrales modernes fonctionnent au point de puissance maximum. Si il y a du soleil, on peut bien avoir les 1000 W/m²; par contre la température des panneaux sera toujours supérieure à 25 °C (sauf s'il fait - 15°C extérieur). Il faut compter une perte de rendement d'environ 0.4% par degré. Pour une cellule à 50°C, cela fait une chute de 10%, soit une puissance réelle de 0.9W / Wc. (Source CUEPE)

Pour mémoire, des chiffres simples à se rappeler: un panneau PV (polycristallin) produit 130W_c/m², soit plus exactement 12,8kW_c/10m²; une autre approximation serait de se dire que 20m² produisent environ 3kWc (en monocristallin)

· Production annuelle d'une centrale de 1.1KWc (document Hespul):

· Acquisition en "temps réel" des paramètres d'une installation:

"Soleil marguerite" toujours de HESPUL · Voir également les paramètres généraux valables aussi bien pour le PV que pour le thermique

FILIERES · Les principaux matériaux du photovoltaïque(Système Solaire No134)
· Saluons donc l'initiative de Migros (Suisse). Un de leurs bâtiments à Zurich-Altstetten a été muni de six types différents de panneaux photovoltaïques délivrant quelque 17.5MWh d'électricité solaire par an:

Toiture PV à Migros Zurich (Suisse) La comparaison, commerciale comme technique y est pertinente. Cellules cristallines, cellules amorphes à couches minces, simples, en tandem et triples et celles à couche mince en di-séléniure de cuivre et d'indium (CIS) (24,4 kW au total) y travaillent en conditions réelles d'exploitation. L'on a même placé chaque type de trois manières différentes: à plat (inclinaison de 3^o) avec ventilation par l'arrière; à plat avec isolation thermique et obliquement (20^o ) avec ventilation par l'arrière.. Le "couches minces" est très intéressant quant aux procédés de fabrication et surtout aux prix de revient, nettement moindre. Voici, selon ENET (Suisse) quelques points de comparaison. Voici, dans l'ordre, pour les trois types de cellules:
Structure            prix/Watt_c      rendt.          réduc prix/Si. monocristal       tps de retour        couleur
- Simonocristal:         3,4€          12 à 14 %                       0                                  6 ans                     bleu
- Si multicristal:        1,7€            6,5%                            50%                              2 ans                 brun/rouge
- Si amorphe:          2,04€             9%                              55%                              2 ans                     noir

Tests du laboratoire LEEE-TISO de multiples panneaux PV
(Source: LEEE News) Les essais effectués par le LEEE-TISO (Laboratory of energy, ecology an economy / Ticino Solar) ont pour objectif de comparer la puissance des modules photovoltaïque indiquée par les fabricants avec la puissance effective. L'essai portait sur 17 modules.
Ces essais répondent aux questions qui se posent lors de la planification de modules PV. Les mesures @STC (at Standard Test Conditions) peuvent être réalisées grâce au Sun Simulator (simulateur de soleil) installé au LEEE-TISO. Le tableau renseigne quant aux résultats des mesures (effectuées à chaque fois sur deux modules du même type). Tableau des modules PV
(Source: SonnenEnergieSolaire 1/2001 p.27)

Documents du site du club · Notre "fontaine solaire" (visible à la cafeteria du CERN) qui était présente à la "Fête de la Science 2003" à Genève!
· Tuiles solaires de nouvelle génération / Sonnenziegel der neuen Generation (Bulletin SEV)
· Présentation "toits solaires" de Hespul (anciennement Phébus) (Power Point)
· Tableau de calcul d'une installation autonome
· Autre exemple de dimensionnement d'une installation photovoltaïque (PV pour les intimes...)
· Glossaire à l'usage du photovoltaïcien en herbe !
· Quelques informations spécifiques sur les batteries
· Vous voulez faire vous-même une cellule PV ?! (document Science et Vie)
· Electricité solaire: la solution PV , avec un GLOSSAIRE du PV (Numérisation du PACER, Office fédéral des questions conjoncturelles)
· «Le solaire photovoltaïque peut-il faire de la cogénération ? !»

Documents externes · "Comment peut-on produire son électricité avec le soleil? Guide des installations PV raccordées au réseau" (portail d'informations www.solaire.org )
· PVSYST: Software for photovoltaic Systems, University of Geneva Center of Energy, CUEPE
· "TASK7" de l'Agence Internationale de l'Energie, IEA PVPS, PV Power Systems in the Built Environment avec son très complet formulaire de recherche des projets, produits, fabricants, etc. du PV
· Flahs Info Energiedu Canton de Neuchâtel: documentation facile d'accès, très variée, complète et régulière: mais on y voit dans celui de décembre 2001, un modèle de tuile PV de forme "traditionnelle" de 6Wp à 220CHF... la tuile (Source PVDATABASE.COM )
· PERSEUS : Le guide des usagers des installations photovoltaïques raccordées au réseau électrique, vient d'être édité par Hespul avec le soutien de la Commission Européenne et de la Région Rhône-Alpes. Il est téléchargeable(PDF) !
· Introduction à la technologie photovoltaïque par un professeur de l'université de Rochester (NY; en anglais)
Site MYSOLAR d'optimisation de choix en PV (un assistant électronique détermine le système qui convient le mieux après enregistrement des données du "client")
· Production d'électricité en direct sur l'immeuble de Kyocera, la principale compagnie productrice de cellules PV au Japon (désolé, c'est écrit en... japonais! (attention, l'heure indiquée est l'heure locale: nuit au Japon quand il fait jour ici et vice-versa...; utilisez de préférence le bouton "Today's Power Generation Trends"!!!)
· Génération d'éphémérides solaires ! (source: Bureau des longitudes , auteur: J-M. Gineste , four solaire d'Odeillo)
· Sunsol Solarenergy Technik (CH, allemand): théorie et technique
· SATEL-LIGHT.COM, base de données européenne sur le rayonnement solaire : serveur web qui permet de produire des cartes ou des informations spécifiques sur un site, fournies toutes les demi-heures par le satellite européen Météosat: la couverture géographique s'étend de l'Europe de l'Ouest à l'Europe Centrale (de Lisbonne à Moscou) avec une résolution spatiale d'environ 5km par 7 km.
· Autre " fiche de dimensionnement " (Site www.solaire.org )
· Autre exemplepar l'Uni de Poitiers
· Les convertisseurs: mais ce fichier a apparemment déménagé; je me renseigne... (site de Mr SOLAR)
· Création de graphiques de production solaire (en temps réel) ! CCES (Centre de Compétence en Energie Solaire, Ecole d'ingénieurs de Neuchâtel)
· Caractéristiques techniques (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, en anglais et allemand)
· Schéma d'installation, Marc Muselli univ. de Corse:

· Exemple de toit PV en Suisse (Source CADDET : International Information on Renewable Energy) À VENIR...
· L'énergie solaire (site perso très bien fait)
· Document CNRS sur les photopiles (français)
· Glossaires en allemand: Photonet Solarserver (CH, en allemand mais site également en anglais )
· Glossary of Solar Radiation Resource Terms (anglais)
· Calculez la position du soleil ! (USA)
· Everything you always wanted to know about Solar Power ! (Solarex...)
· Info Science: cellules souples à l'EPFZ
· Un laboratoire photovoltaïque sur Internet ! (BULLETIN ASE / UCS des électriciens suisses)
· Collaboration Club Alpin Français et... EDF ! (août 2000)
· Electricité solaire en camping ... (Motor home Club belge)
· Un mur anti-bruit le long d'une autoroute française! (Sunwatt France)
· Association panneau thermique / PV
· Everything you always wanted to know about Solar Power! (Solarex...)

Raccordé ou pas?
Source principale: Tecsol      Pour les sites isolés des réseaux , la source d'énergie photovoltaïque est donc enfin devenue la panacée aux problèmes d'alimentation électrique. Elle est respectueuse de l'environnement et évite un raccordement dispendieux. Bien dimensionnées, ces installations remplissent parfaitement leur rôle en faisant briller la fée électricité par delà les montagnes. Certaines sont même suivies par un système de
télésurveillances via satellite pour éviter, l'hiver venu qu'un frigo non débranché, ne mettent définitivement à mal le parc de batteries.
     Sur le plan français, le photovoltaïque affiche d'excellents résultats avec 1,1 MWc soit environ 11.000 m² de capteurs installés en sites isolés. Les DOM (départements d'outre-mer) se taillent la part du lion avec près de 90% des installations contre quelques 10% en métropole.
     Reste le photovoltaïque raccordé au réseau. En 2001, environ 2.000 m² de capteurs ont été installés sur le territoire soit une puissance de 200 kW. Pour 2002, un programme important avec des réalisations phares devrait voir le jour; détails ci-après:
    PERSEUS : Le guide des usagers des installations photovoltaïques raccordées au réseau électrique , vient d'être édité par Rhonalpénergie avec le soutien de la Commission Européenne et de la Région Rhône-Alpes. Il est téléchargeable(pdf) !
· Guide de l'Ademe "La production d'électricité raccordée au réseau" pour les particuliers (2003)

Tuiles ou pas tuiles? · Visite de la maison solaire d'un membre du Club aux Houches!
· Article de la SSES : Les tuiles solaires de la nouvelle génération (janvier 2002)
· Batiactu.com : (Toute la documentation des professionnels de la constructio n)
· La tuile PV de chez IMERYS
· http://perso.wanadoo.fr/site.stoffel/html/nouvelles.htm#INNOVATION: ?!
· tuile solaire recyclée :
Cellules solaires intégrées dans des tuiles de toit recyclées à partir d'emballages plastiques
L'entreprise du Vorarlberg Böhler-Kunststofftechnik a présenté en innovation mondiale une tuile de toit recyclée contenant une cellule solaire intégrée. Le matériau de base de cette tuile est le plastique recyclé d'emballage. Ainsi le plastique recyclé est-il intégré dans le développement d'une énergie propre.
Le Vorarlberg est en tête des régions autrichiennes pour la collecte d'emballages plastique avec 15 kg par habitant par an. De plus 50% du plastique collecté est réutilisé dans le land. L'organisation "cycle du plastique autrichien" (ÖKK AG) a valorisé en Vorarlberg 5.193 tonnes d'emballages plastiques en 2000, dont 2.950 tonnes utilisées pour les tuiles de Böhler-Kunstofftechnik. Les toits photovoltaïques ainsi réalisés peuvent être raccordés au réseau et payés 10 schillings par KW par l'entreprise d'électricité locale VKW (Vorarlberger Kraftwerke AG).
- Gerhard Zeinitzer, Österreichische Kunststoffkreis, tél : +43 1 720 70 01 32
Source: ADIT - Ambassade de France en Autriche; 1/10/2001; Vigie Energie - Globe numéro 66
· un modèle de tuile PV de forme "traditionnelle" de 6Wp à 220CHF... la tuile (Source PVDATABASE.COM )

"In the last twenty years of the 20th century
photovoltaic panel efficiencies doubled" By Brook & Guarav Bhagat, Jodhpur, Rajasthan, Indi

En 2003, SHARP possède plus de 25% des parts du marché mondial, loin des suivants à environ 9% chacun (Kyocera, BP Solar et Shell Solar), le 1er européen étant RWE Schott à 6%... (ET l'objectif de 3000MWc en 2010 du "livre blanc"de l'UE sera difficilement atteint: 562/600 en 2003, sauf si l'UE copiait l'Allemagne, ce qui permettrait d'atteindre 4000MWp!...)
Tentative de suivi des records?! · Où en est-on des rendements? (Institut Fraunhofer)
· Source ADIT mai 2003: Japan, solar cells with highest conversion rate developed
    OSAKA, May 12, Kyodo - Sharp Corp. and two other entities have jointly developed solar cells capable of converting 36.5% of sunlight into electricity, the highest conversion rate ever achieved in the world, sources involved in the project said Monday.
    The development by Sharp, the National Space Development Agency of Japan (NASDA) and Toyota Technological Institute will be announced during Wednesday's and Thursday's sessions of the Third World Conference of Photovoltaic Energy Conversion now under way in Osaka.
    The newly developed three-layer solar cell is 7 square millimeters in area and 350 to 400 micrometers thick.
    A 0.63-sq.-meter panel consisting of the cells coverts 22% of collected sun rays into electricity, also the highest conversion rate for such a panel, and generates 116 watts of power, according to the sources.
    Among possible applications, the cells may be used to power manmade satellites as they are highly durable and resistant to nuclear radiation
    Le Fraunhofer Institut vient (octobre 2003) de certifier cette cellule.
· Sources T-T:
- Elles sont déjà en vente en octobre 2003, ces cellules au silicium d'une efficience de 20,4%, fabriquées par BP Solar, Sanyo et SunPower.
- Le 24 mars 2003 BP Solar atteignait le nouveau record d'efficacité de 18,3% à l'aide d'une cellule de 125 x 125 mm. Record confirmé par le Fraunhofer Institut (Renewable Energy World, mai-juin 03).
· En "labo": la cellule photovoltaïque la plus efficace au monde a été développée par NREL et Spectrolab (Californie) le ler novembre 1999. C'est. une "trois jonctions": GaInP/GaAs/Ge au rendement de 32,3%