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16.01.2014 Seite 1 Energie Solaire Photovoltaïque : Etat de lart Mansour Assani Dahouenon, Conseiller Technique GTZ 12.07.2008.

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1 Seite 1 Energie Solaire Photovoltaïque : Etat de lart Mansour Assani Dahouenon, Conseiller Technique GTZ

2 Seite 2 Seite März 2007 Le photovoltaïque Lénergie solaire représente 0,009% de la production énergétique mondiale Une production 2900 MW en 2007 La capacité 4000 MW en 2007 na pu être utilisée à cause de la pénurie de silicium Le marché mondial du photovoltaïque (PV) devrait être multiplié par 100 dici à 2030 Représentera ainsi alors 300 GW et un CA annuel de 450 milliards deuros

3 Seite 3 Seite März 2007

4 Seite 4 Seite März 2007 La technologie Plus de 85 % des cellules photovoltaïques utilisées, qui ont fait leurs preuves pendant des décennies, sont jusquà présent constituées de silicium cristallin la part de marché des cellules dites à couche mince devrait toutefois augmenter, car il est possible de les fabriquer à coût réduit. Elles sont 200 fois plus minces et permettent ainsi de réaliser des économies en termes de matériaux et de consommation dénergie

5 Seite 5 Seite März 2007 La technologie Les cellules photovoltaïques à couche mince sont constituées de silicium amorphe, de tellure de cadmium, de séléniure de cuivre-indium ou dautres matériaux semi-conducteurs, qui sont appliqués sur un matériau de support en tant que couches minces. Ces cellules présentent actuellement un rendement plus faible que les cellules cristallines et nécessitent une surface dinstallation plus importante afin de produire la même quantité délectricité Elles ouvrent donc dautres voies, sans que lon sache laquelle dominera

6 Seite 6 Seite März 2007 La technologie Une tendance est aux couches tandem Si amorphe Si microcristallin et aux multicouches associant deux semi- conducteurs de sensibilité spectrale complémentaire pour augmenter les rendements. Diverses solutions sont étudiées pour diminuer lépaisseur des couches de silicium; lArséniure de Gallium, qui permet de très hauts rendements (33 % en laboratoire), est réservé aux applications spatiales

7 Seite 7 Seite März 2007 La technologie ( suite) Cellules organiques et plastiques Les cellules organiques, encore au stade du laboratoire comprennent la voie des cellules « humides » dites « Graetzel » ou la voie des polymères organiques dites aussi cellules plastiques. Les progrès sur ces dernières sont rapides. Leur avenir industriel nest pas encore établi, mais ils ouvriraient la voie à des modules de très faible coût. Les rendements actuels sont de 3%

8 Seite 8 Seite März 2007 La technologie Pour le silicium cristallin, les voies permettant une baisse des coûts sont les suivantes : Amélioration du rendement de conversion : cette amélioration est lente mais permanente Baisse du coût des lingots de silicium,et augmentation de leur taille : les cellules passent progressivement de 10x10 cm à 15x15cm et bientôt 20x20cm. Réduction de lépaisseur des plaques,

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10 Seite 10 Seite März 2007 La technologie Types cellulesRendements des cellulesDomaines dapplications théoriqueLaboratoirecommerciales Silicium monocristallin27%24,7%14 à 16%Module de grande dimensions, espace( satellite) Silicium polycristallin27%19,8%12 à 14 %Modules de grandes dimensions générateurs de toute taille Silicium amorphe ( A-Si)25%13%6 à 8% Arséniure de Gallium ( GaAs)29%25,7%18 à 20%Système de concentrateur, espace Séléniure de cuivre Indium- Gallium(GIGS) 27,5%18,2% 10 à 12%Appareils de faibles puissances de grande dimension ( intégration au bâtiment) Tellure de Cadmium( CdTe )28,5%16%8% Modules de grandes dimensions Silicium cristallin en couche mince 27%16,9%9 à 11% Module non spécifique

11 Seite 11 Seite März 2007 Les cinq premiers fabricants mondiaux : Q-Cells, Sharp, Suntech, Kyocera, First Solar.

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13 Seite 13 Seite März 2007 Le stockage Type de batterie Durée de vie ( Cycles à 80% DOD) ηWh [%] Auto Décharg e [%/mois] Temp [°C] Coût [ /kWh] Coût [ /kWhe Plomb/ouvert plaques planes à 55°C1580,27 Plomb ouvert /plaques tubulaires à 55°C1740,12 étanches à plaques planes >500> à 50°C1640,33 Étanches à plaques tubulaires 1000> à 50°C1920,19 Batteries Ni-Cd type ouvert à 45°C6650,33 Batteries Ni- Fe à 40 °C10230,34

14 Seite 14 Seite März 2007 Le stockage La batterie au plomb domine et dominera Pourquoi la batterie au plomb est-elle choisie systématiquement ? - Le prix du kWh stocké, le rendement, la facilité de gestion et de maintenance et la durée de vie sont les caractéristiques les plus importantes dun stockage photovoltaïque

15 Seite 15 Seite März 2007 Les autres voies Des études sont également réalisées sur dautres formes de stockage : - super-capacités et les volants dinertie ( usage en appoint ponctuel) - couple zinc-air ( performant, mais non ou difficilement réversible) - Redox (long terme) - pile à combustible - air comprimé - Lithium (petits stockages, applications portables)

16 Seite 16 Seite März 2007 Une amélioration importante apportée au batteries au plomb

17 Seite 17 Seite März 2007 Des améliorations permanentes au niveau de la régulation de charge Algorithme de charge plus adapté Régulation à partir du SOC et non seulement de la tension Compensation en température de la tension de fin de charge Conditionnement automatique de lélectrolyte compensation en courant de la tension de fin de décharge

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19 Seite 19 Seite März 2007 Une gamme variée donduleur De 1000W W …… W …….

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22 Seite 22 Seite März 2007 Des systèmes de plus en plus innovants

23 Seite 23 Seite März 2007 Des systèmes de plus en plus innovants

24 Seite 24 Seite März 2007 Des systèmes de plus en plus innovants

25 Seite 25 Seite März 2007 Des systèmes de plus en plus innovants

26 Seite 26 Seite März 2007 Des systèmes de plus en plus innovants

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28 Seite 28 Seite März 2007 Irradiation [KWh/m²/an Coût Euros/KWh Des coûts de production en diminution

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30 Seite 30 Seite März 2007 kWc année Le photovoltaïque au Sénégal

31 Seite 31 Seite März 2007 Le photovoltaïque au Sénégal

32 Seite 32 Seite März 2007 Le photovoltaïque au Sénégal

33 Seite 33 Seite März 2007 Quel est lavenir du solaire photovoltaïque? Le développement du photovoltaïque est rapide, mais représente encore peu de chose dans le bilan énergétique mondial. Lensemble des modules existant actuellement produit autant dénergie que 20 % dune tranche nucléaire. Ce nest notamment pas une solution significative pour répondre immédiatement aux enjeux nationaux actuels : passer de 15 à 21% la contribution des énergies renouvelables dans la production délectricité nationale entre 2000 et Le stockage est le maillon faible. La solution est dallonger la durée de vie des batteries pour la rendre proche de celle des modules. Cest un objectif atteignable en Le temps de retour énergétique de la batterie est un autre point faible. Le module rembourse en 2 à 4 ans lénergie dépensée pour sa fabrication, soit en 1/10 de la durée de vie. En revanche, le temps de retour des batteries est de 2 à 4 ans, soit équivalent sinon supérieure à la durée de vie de certaines batteries

34 Seite 34 Seite März 2007 La R&D se focalise sur le module, et a ainsi longtemps ignoré le stockage, et oublié curieusement les équipements alimentés. Energie durablement la plus chère par kWh, produisant et stockant du courant continu, le photovoltaïque est tributaire du développement déquipements en courant continu à très faible consommation. Ce développement sera lent et aujourdhui est à peine amorcé. Quel est lavenir du solaire photovoltaïque?

35 Seite 35 Seite März 2007 (Association Européenne des Industriels du Photovoltaïque)- Mars 2002 Ce rapport est réalisé par les industriels du domaine. Il est parmi les plus optimistes. Les chiffres annoncés sont stupéfiants. Mais la réalité a parfois dépassé les prévisions dans le domaine des énergies renouvelables. En 2020 : GWc dinstallations photovoltaïques fonctionneront - le photovoltaïque alimentera un milliard dhabitants dont 30 % des habitants africains. - 2,3 millions demplois seront créés par cet industrie. - linvestissement sera de 75 milliards deuros par an millions dhabitants des pays développés dont 35 millions en Europe auront des installations photovoltaïques connectés au réseau Quel est lavenir du solaire photovoltaïque?


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