Energie solaire photovoltaïque L’énergie solaire photovoltaïque est-elle une énergie valable? Thomas Danilo Cyril Ducamp Lothain Grand Projet d’éco-conception 5GMD

Plan Introduction Répartition de l’ensoleillement dans le monde et en France Technologie actuelle Technologies futures Comparaison Conclusion

Introduction Historique Raisons de son essor Effet photovoltaïque découvert en 1839 Première cellule en 1954 Raisons de son essor Environnement, réchauffement climatique Crise du pétrole Projet de directive européenne 20% de l'énergie électrique européenne produite à partir d'énergies renouvelables d’ici à 2020 23% pour la France

Répartition ensoleillement En 1 heure, l’énergie solaire captée par la terre pourrait suffire à couvrir les besoins énergétiques mondiaux pendant un an

Technologie actuelle Principe de fonctionnement 2 couches de silicium chargées - et + Photon de la lumière modifie les charges Création d’une différence de potentiel Fabrication Composition : silicium, verre, aluminium, résine Le silicium est présent dans la silice : matériau abondant sur terre Équivalent énergétique de la fabrication: 50g de CO2/kWh 20 fois moins que la production d'électricité au charbon 5 fois plus que le nucléaire Recyclage Oui, mais filière peu en développée et chère actuellement

Technologie actuelle Coût / Aide (installation particulière) Coût achat + installation : 1000€/m² Subventions : environ 60% En France : 1m² produit 100kWh par an Electricité: Utilisation directe Revente à EDF : 0,56€ du kWh si les panneaux sont intégrés aux bâtiments contre 0,30€ (prix de vente EDF 0,12€ du kWh) Pour une installation de 20m²: Investissement : 8 000€ Vente EDF : 28 000€ Gain Net : 20 000€ Aucun entretien nécessaire

Technologie actuelle Rendement 15-20% de la lumière solaire est convertie en électricité Rendement surfacique : ~100 kWh/m² (Nucléaire : ~50 000 kWh/m²) Temps de retour énergétique : 2/4 ans Durée de vie de 25 ans environ Il produit donc de l’énergie « verte » pendant 80-90% de sa vie Comparaison par rapport aux autres énergies 1 réacteur de centrale nucléaire = 70km² de panneaux (Lyon = 48km²) Production dépend du cycle du soleil, donc uniquement le jour Problème du stockage Prix Nucléaire Charbon Hydraulique Éolien Photovoltaïque Coût du MWh en € 40-50 40-70 75-135 350-500

Technologie actuelle Utilisations

Cellules multi-jonctions Principe Composées de différentes couches qui permettent de convertir différentes parties du spectre solaire Avantages Record de rendement : 41,1% atteint (janvier 2009) Idéal pour des petites surfaces Inconvénients Composant de base : germanium (8 fois plus cher que le silicium) Pas encore commercialisable, Prix : 40 000€/m² Développée uniquement pour des applications spatiales

La solution par le plastique Principe Cellule en plastique souple fait de polymères organiques chaines de polymère découvertes en 1990 et prix Nobel de chimie en 2000 Isolant ou conducteur selon la tension appliquée Avantages 5 fois moins cher à fabriquer que les cellules actuelles Ramener le prix à celui du nucléaire ou du fossile Application sur tout type de surfaces Inconvénients Faible rendement  Grande surface Durée de vie inférieure à 5 ans Konarka – Power Plastic

Comparaison des technologies Silicium Multi-jonction Plastique Rendement énergétique (%) 15 à 20 40 5 à 7 Matière première Germanium Pétrole Coût de fabrication 1 0,2

Conclusion Economie Industrie Géopolitique Environnement Moins sujet à la fluctuation des matières premières (Uranium pour le nucléaire, silicium, pétrole,...) Plus coûteux que le nucléaire et les énergies fossiles Industrie Prévision assez précise de la production (en fonction des régions et des saisons) Incapacité à gérer la production, en temps réel (l’énergie surproduite est perdue) Géopolitique Sécurité des approvisionnements énergétiques Environnement Fabrication moins propre que le nucléaire, mais pas de déchets produits pendant l’utilisation Pollution visuelle Pollution sonore et olfactive nulles  Energie valable dans l’avenir, mais ne supplantera pas les autres 500 x + grande surface que le nucléaire Ne peut supplanter totalement les énergies actuelles, mais occuper une plus grande part

Merci de votre attention