Les panneaux solaires ou photovoltaïques 1

Plan 2

Introduction  Historique Effet photovoltaïque découvert en 1839 par Edmond Becquerel (Physicien français) 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 % pour la France « Photos » en grec « lumière » et voltaïque provient du nom du physicien italien Alessandro Volta qui en 1800 invente la pile électrique 3

Appareil qui transforme la lumière du soleil en courant électrique, afin d’alimenter diverses appareils (informatiques, électroménagers, etc.) Les panneaux solaires ou photovoltaïques produisent: De l’énergie électrique De l’énergie thermique (chaleur) Qu’est-ce qu’un panneau photovoltaïque ? 4

Fonctionnement 2 couches de silicium chargées – et + Photon de la lumière modifie les charges Création d’une différence de potentiel Qu’est-ce qu’un panneau photovoltaïque ? 5

Fabrication Recyclage Composition : Silicium, verre, aluminium, résine Le silicium est présent dans la silice : matériau abondant sur terre Equivalent énergétique de la fabrication :50 g de CO2/kWh  20 fois moins que la production d’électricité au charbon  5 fois plus que le nucléaire Filière peu développée = €€€ Durée de vie ~25 ans Qu’est-ce qu’un panneau photovoltaïque ? 6

Pourquoi installer des panneaux solaires? Gain financier : environ 40 centimes par kWh Production d’énergie tout au long de l’année : En France 1m² produit 100 kWh/an Réduction de l’impact environnemental Subventions ~ 60% L’énergie peut-être installée partout Production d’énergie renouvelable et gratuit 7

Electricité à moindre coût  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) Le système photovoltaïque est fiable (matériaux utilisés) Résistance aux conditions météorologies Adaptation en fonction du besoin Coût de fonctionnement : Entretien très réduit Pourquoi installer des panneaux solaires? 8

Coût d’investissement élevé  Pour une installation de 20m²  Investissement : 8 000€  Mais : Vente EDF €  Gain Net : € Rendement de conversion faible Rendement électrique diminue avec le temps : 20% sur 20 ans Temps de retour énergétique : 2/4 ans Les panneaux contiennent des produits toxiques Pas de filière de recyclage (trop coûteux) Pourquoi installer des panneaux solaires? 9

Technologie actuelle Principe de fonctionnement 10

Types de panneaux photovoltaïques Cellules multi jonctions Cellules en Silicium monocristallin Cellules en Silicium polycristallin Cellules amorphe en silicium en couche mince Cellules amorphe sans silicium en couche mince (CIS) 11

Panneaux solaires photovoltaïques composés de cellules multi jonctions Composées de différentes couches qui permettent de convertir différentes parties du spectre solaire  Composant de bas (germanium): 8 fois plus chère que le silicium  Pas commercialisable :  Prix : €/m²  Développée uniquement pour les applications spatiales  Rendements ~ 40 %  Idéale pour les petites surfaces 12

Panneaux solaires photovoltaïques composés de cellule en silicium monocristallin Lors du refroidissement, le silicium fondu se solidifie en ne formant qu’un seul cristal de grande dimension. On découpe ensuite le cristal en fines tranches qui donneront les cellules. Ces cellules sont en général d’un bleu uniforme.  Rendement, de l’ordre de 12 à 20%  Durée de vie ~40 ans  Coût élevé 500€/m² (a vérifier)  Demande beaucoup d’énergie pour créer du cristal pur  Beaucoup d’espace  Coût de fabrication élevée (2,5€/Wc)  Temps de retour énergétique (années) : 3,1 13

Panneaux solaires photovoltaïques composés de cellule en silicium polycristallin Pendant le refroidissement du silicium, il se forme plusieurs cristaux. Cellules bleus, mais pas uniforme, on distingue des motifs créés par les différents cristaux.  Rendement, de l’ordre de 11à 15%  Prix moins élevé que le monocristallin  Durée de vie : ~30ans  Coût assez élevé : 400€/m² (à vérifier)  Beaucoup d’espace  Coût de fabrication élevé (2€/Wc)  Temps de retour énergétique (années) : 2,6 14

Panneaux solaires photovoltaïques composés de cellule amorphe en silicium en couche mince Le silicium lors de sa transformation, produit un gaz, qui est projeté sur une feuille de verre. La cellule est gris très foncé ou marron. C’est la cellule des calculatrices et des montres dites "solaires".  Fonctionne avec un faible éclairage  Rendement, de l’ordre de 5 à 9%  Bon marché  Coût de fabrication faible (0,5€/Wc)  Temps de retour énergétique (années) : 2  Rendement Faible (5 à 9%)  Type de panneau solaire est de moins en moins utilisés 15

Panneaux solaires photovoltaïques composés de cellule amorphe sans silicium en couche mince (CIS) Cellules solaires sous forme de films minces, de type cuivre-indium- sélénium (CIS) ou CdTe (Tellure de Cadmium).  Rendement, de l’ordre de 9 à 11%  Prix moins élevé que le monocristallin  Matière premières plus facile à se procurer que le silicium  Coût de fabrication faible (0,5€/Wc)  Temps de retour énergétique (années) : 1,3  Il faut une surface importante pour obtenir le même rendement que les cellules mon/polycristallins 16

17 Comparaison des différents type de panneaux photovoltaïques

18 Comparaison des différents type de panneaux photovoltaïques Même si le rendement et la durée de vie du Monocristallin est supérieur au polycristallin. Celui-ci est cependant meilleur au niveau performances/prix et il a également un meilleur rendement surfacique. Donc selon les critères présentés, ceux-ci font pensés que les panneaux photovoltaïques composés de cellule en silicium polycristallin sont les plus performants / rentable / aventageux …. Je ne sais pas comment dire !!!! HELP ME !!!!!

En moyenne, la production photovoltaïque dans le Nord de la France est en moyenne de 900 kWh/kWc et dans le Sud de kWh/kWc. Ces productions représentent, pour une installation de 6 kWc, un gain annuel de € dans le Nord et de € dans le Sud (calcul réalisé avec un tarif de rachat de 0,2617 € par kWh).

IUT A Adresse : IUT A, Avenue Paul Langevin Villeneuve d’Ascq Coordonées GPS : , Superficie du toit : m² 20

Parcours Déterminer les besoins électriques Dimensioner le champ photovoltaique Dimensioner le parc de batteries Choix du régulateur Calculer la section de cables Calibrer les dispositifs de coupure et protection Étude économique Etude écologique

Les besoins électriques

Estimationde l’ensoleillement maximal Calcul du IGP (Irradiation solaire globale horizontale au niveau du sol) en kWh/m² avec les inclinaisons 0°, 30°, 45°, 60° et 90° Orientation du plan : Sud Albédo du sol : 0.2 D’après le logiciel CALSOL, l’irradiation globale maximale est de 1140 kWh pour une orientation sud et une inclinaison optimum de 29°; L’irradiation globale dans le plan pour le mois le plus défavorable (décembre) est maximale avec 0.91 kWh/m² par jour pour une orientation sud et une inclinaison optimum du plan de 62° Source: Logiciel CALSOL 23

Estimationde l’ensoleillement maximal 24

Estimationde l’ensoleillement maximal 25

L’étude au sein de l’IUT A Votre étude : Lieu d’étude : IUT A, Villeneuve d’Ascq, France Coordonées GPS : ,

Calculs – Logiciel TECSOL 27

Bibliographie Sites web : Fonctionnement panneaux solaires Guide des panneaux solaires Qu'est ce que c'est? Types de panneaux solaires Fonctionnement panneaux solaires Guide des panneaux solaires Qu'est ce que c'est? Types de panneaux solaires Mettre explications de chacun et photo Source: 28

Pour information 29

Diapo trouvés sur internet a consulté très intéressant 30

panneau-solaire.ooreka.fr/comprendre/dimensions-rendement-panneau-solaire-photovoltaique Savoir combien de panneau il faudrait pour l’IUT A et le € Cf site ci-dessous 31

Pour information 32

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Les critères de prix d'un panneau solaire La puissance est un des critères qui définissent le coût d'un panneau solaire. L'installation la plus demandée est comprise entre 1,5 à 3 kW et équivaut à 15 et 30 m² de panneaux. Le prix d'un panneau solaire dépend aussi de la surface à couvrir et du nombre de personnes dans le logement. La marque, le type, ainsi que le rendement de l'appareil sont autant de facteurs qui feront varier le prix. Coût d'achat du matériel Le coût des panneaux thermiques varie en fonction de la technologie utilisée et de la surface des capteurs. Pour des panneaux thermiques avec capteurs plans, il faut compter environ 450 euros. Les panneaux thermiques équipés de 15 tubes sous vide se vendent aux alentours de 550 euros. Avec un budget de euros, il est possible d'acquérir des panneaux thermiques avec capteurs plans haut de gamme. Le coût d'un panneau solaire photovoltaïque s'échelonne entre 900 et 4500 euros par kilowatt crête. Pour une puissance de 185 à 280 Wc, le tarif se situe entre et euros et entre 1800 et 4500 euros pour une puissance comprise entre 225 et 305 Wc. Coût d'installation Le coût de la pose d'un panneau solaire thermique est compris entre et euros. Ce tarif dépend de l'aménagement à réaliser pour la mise en place des capteurs thermiques, du type de système adopté et de l'usage des panneaux thermiques. En fonction de la surface des panneaux, de la surface d'installation et du professionnel choisi, le tarif de pose d'un panneau solaire photovoltaïque peut couter entre et euros. https :// 37

Quelques conseils pour choisir un panneau solaire Si vous souhaitez faire fonctionner vos équipements électriques avec de l'énergie solaire, les panneaux photovoltaïques sont tout indiqués. Ces derniers vous permettront également d'avoir une indépendance énergétique. Si vous désirez installer un panneau solaire pour la production d'eau chaude sanitaire uniquement, vous pouvez vous tourner vers les capteurs thermiques. Ceux-ci permettent aussi d'assurer un chauffage d'appoint et de piscine. Comment financer l'installation de panneaux solaires ? L’investissement initial nécessaire à l’installation de panneaux solaires est certes élevé pour une maison de taille moyenne nécessitant par exemple 20 m² de panneaux solaires. Mais il existe plusieurs types de subventions tels que les aides de l’Anah, le crédit d’impôt ou encore les aides locales, qui feront baisser significativement le prix de vos panneaux solaires. Sachez également, que grâce à l'installation de panneaux solaires d'une valeur de 8000 euros pour une surface de 20 m², sur une maison de taille moyenne située en île de France, vous aurez réalisé des économies d'environ euros au bout de 25 ans. 38

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Réglementation Déclaration de travaux en mairie Revendre le surplus d’énergie > valider l’installation par EDF