I-2 Exploitations de l'énergie solaire :
L'exploitation de cette immense énergie prend trois voies
:
I-2-1 Energie solaire thermique :
L'énergie solaire thermique consiste à utiliser
la chaleur du rayonnement solaire en deux usages :
? en usage direct de la chaleur : chauffe-eau et chauffages
solaires, cuisinières et sécheuses solaires ;
? en usage indirect, la chaleur servant pour un autre usage :
rafraichissement solaire, dessalement, etc.
De fait, elle est utilisée principalement pour le
chauffage de l'eau ou des locaux. On utilise pour cela des capteurs thermiques.
Il en existe plusieurs catégories, mais le principe est toujours le
même : le capteur thermique absorbe les photons solaires et les
transforme en chaleur. Celle-ci est ensuite transmise à un liquide ou
à un gaz qui la transporte (le gaz est alors dit « caloporteur
») vers un réservoir de stockage de chaleur [2].
: Collecteurs vitrés : collecteurs non vitrés
Figure I.2 : puissance mondiale des
installations du chauffe-eau solaire en GW
MS-ERSE PFE Ghadhi Ahmed Page 18
I-2-2 Energie solaire thermodynamique :
C'est la production de l'électricité à
travers les rayonnements solaires, c'est l'énergie solaire
concentrée reconnue sous CSP « concentrating solar power »
Le principe consiste à capter les rayonnements du
soleil sur un capteur à concentration qui va les concentrer pour avoir
une grande température allant parfois jusqu'à 1000 °C ,
ainsi produire de la vapeur à grande pression qui va fonctionner un
groupe turbo-alternateur pour générer du courant
électrique [2].
Parmi les technologies de concentration majeures peuvent
être citées :
? les centrales solaires cylindro-paraboliques avec concentration
linéaire, équipées d'auges paraboliques ;
? les centrales solaires à miroirs de Fresnel avec
concentration linéaire, équipées de lames de miroirs
légèrement incurvées ;
? les centrales solaires à tour avec héliostats
renvoyant le rayonnement sur le concentrateur ;
? les paraboles solaires Dish-Stirling avec une concentration
ponctuelle, équipées d'un moteur Stirling (moteur à air
chaud).
Elles permettent le stockage d'une partie de l'énergie
sous forme de chaleur. Ce stockage permet de diminuer les conséquences
de l'intermittence de la ressource solaire en permettant, par exemple, de
continuer à produire de l'électricité après le
coucher du soleil.
Figure I.3 : Puissance mondiale installée
en Thermique à Solaire concentré en MW
MS-ERSE PFE Ghadhi Ahmed Page 19
I-2-3 Energie solaire photovoltaïque :
Le mot « photovoltaïque » apportée par
la découverte de Alexandre Edmond Becquerel en 1839, et désigne
la transformation d'une partie du rayonnement solaire en
électricité.
Cette technique solaire photovoltaïque a
constituée un grand avancement dans la découverte de
l'électricité. Le principe consiste a capter les rayons du soleil
par un capteur de constitution semi-conductrice, en général le
Silicium, qui va créer une différence de potentiel aux bornes du
capteur ou « cellule solaire » ainsi un courant électrique est
crée.
La première cellule photovoltaïque était
fabriquée par les deux ingénieurs de Bell Téléphone
aux Etats-Unis en 1954, et avait un rendement de 6%, suivie en 1959 par la mise
d'une cellule photovoltaïque sur le satellite American Vanguard, puis il
y'avait un succès moyen dans ce domaine, se traduisant par l'utilisation
des panneaux solaires sur les toits pour garantir l'électricité
domestique, sur les calculatrices et lampes solaires, dans le domaine de
télécommunication, et bien sure pour pomper de l'eau.
Malgré le rendement faible, maximal de 15 à 19
%, des panneaux solaires, ils représentent un domaine indispensable et
très répandu aujourd'hui pour avoir un confort en
électricité, et diminuer les couts de consommation vu
l'élévation des couts d'électricité a issue fossile
comme le pétrole, le gaz et charbon.
Cependant, plusieurs recherches sont menées dans le
domaine solaire photovoltaïque pour améliorer le rendement des
cellules solaires et réduire leurs prix dans le marché afin de
garantir le confort vis-à-vis cette technologie.
Figure I.4 : Puissance mondiale
installée en solaire photovoltaïque en MW
? Le photovoltaïque a marqué un taux d'énergie
installée de 443 TWh en 2017, et d'une puissance totale de 10 GW en
2018.
? Le champ photovoltaïque a marqué un taux
d'énergie installée de 515 TWh en 2018, soit 480,35 GW
après avoir été 386 GW en 2017.
? Le taux de croissance composé annuel des
installations photovoltaïques a atteint 24% de 2010 à 2017.
MS-ERSE PFE Ghadhi Ahmed Page 20
? Le ratio de performance des systèmes
photovoltaïques a atteint les 80% à 90% après avoir
été au bout de 70% les années 2000 [3].
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