LE SOLAIRE : ENERGIE DU FUTUR

1. Pour sauver le monde de la crise climatique, l’homme est contraint de trouver des solutions efficaces pour continuer à s’approvisionner en énergie tout en réduisant fortement la pollution de la planète. Il existe une énergie inépuisable et encore sous-exploitée de nos jours : le solaire. En effet les panneaux solaires ont vu le jour il y a une vingtaine d’années et constituent une véritable promesse pour l’avenir. Certains pays l’ont bien compris, par exemple l’Allemagne ou la Belgique. En France nous commençons seulement depuis quelques années à nous intéresser réellement à cette forme d’énergie. Nous pouvons alors poser la question suivante : Les atouts environnementaux et économiques des panneaux solaires font-ils de cette énergie la meilleure voie pour l’avenir ? Pour étudier cette question nous nous intéresserons au cas de la France dans un avenir proche d’une vingtaine d’années. Nous allons voir que cette nouvelle énergie a un coût. Cependant, les espoirs reposent sur une rentabilité en nette progression. Fonctionnement des panneaux solaires Zone dopée n : Couche de Silicium dopée au Bore Zone dopée p : Couche de Silicium dopée au Phosphore Lors du passage d’un photon : Couche supérieure : Les électrons, excités, se détachent du noyau Les électrons migrent vers le Phosphore Les ions Silicium migrent vers le Bore => Différence de potentiel correspondant à une tension récupérée par le panneau solaire Le rendement moyen d’un panneau solaire varie entre 10 et 15% LE SOLAIRE : ENERGIE DU FUTUR • Production énergétique moyenne pour 1 MWh : • La Tep : la tonne équivalent pétrole est une unité d'énergie d’un point de vue économique et industriel. • -Nucléaire => 0 ,26 TEP • (+ déchets polluant, inadaptable à un particulier.) • -Une turbine hydraulique (140m3.s-1) : => 0,86 TEP • (Peu adaptable à un particulier) • -Le photovoltaïque (10 m2 de panneaux solaires) => 0,86 TEP • (Tout le monde peut en bénéficier, aucun rejet dans l’atmosphère) • -L’éolien (50 m2 d’éoliennes) : => 0,86 TEP • (Adaptation au particulier difficile, nécessite un espace important, rejet dans l’atmosphère possible) • COMPARAISON FRANCE/AUTRES PAYS DANS L’AVANCEE DU DOMAINE DES PANNEAUX SOLAIRES • Surface de panneaux solaires existante • (capteurs thermiques) : • Allemagne => 8 574 000 m² • Grèce => 3 287 200 m² • Autriche => 2 838 700 m² • France => 1 160 400 m² • Italie => 866 350 m² • Espagne => 681 700 m² • Pays-Bas => 646 160 m² • Chypre => 560 200 m² • Danemark => 378 000 m² • (Source : Total) • (1 kWc représente la puissance de 10 m2 de modules solaires avec une technologie courante, ce qui correspond à une énergie produite de 850 kWh à Lille et de 1 250 kWh à Nice par an) • La production de la France est très faible comparée à celle de l'Allemagne (qui est presque 100 fois plus élevée), alors que l'espace dont elle dispose est plus important que le domaine allemand. • PROJETS POUR AMELIORER LE RENDEMENT ET RESOUDRE LES PROBLEMES • -Couches minces : • Principe : superposition de plusieurs matériaux. • Cela permettrait de capter plus de photons pour rentabiliser au maximum l’énergie solaire. • De plus on a aussi une réduction des couts. • -Énergies combinées : • Nous permettraient de palier aux différents problèmes des panneaux solaires, comme le stockage ou la production de nuit. • Le principe : utiliser l'eau (barrage hydraulique...), le vent (éoliennes....) ou le bois en plus du solaire.  • -Le projet Desertec • Objectif: implanter une « ferme solaire » en Afrique, pour couvrir 15% des besoins énergétiques européens. • A l'heure actuelle, ce projet rencontre des problèmes d'ordre politique, budgétaire et non pas technique. UN COÛT ? OUI, MAIS RENTABILISE ! Coût de l’installation : environ 1000 €/m² (coûts de pose inclus) => Investissement pour un particulier : environ 20 000€ Plusieurs aides : -Subvention (selon la région) en moyenne supérieure à 900€ -Crédit d’impôts l’année suivant la pose Rachat de l’énergie par EDF (Electricité de France) : Prix fixe (décembre 2009) => 0.61€/kWh pour une installation intégrée au bâtiment => 0.33€/kWh pour une installation en surimposition EDF s’engage à racheter l’énergie produite pendant 20 ans. Un panneau solaire produit en moyenne 100kWh/an Son installation sur un bâtiment est rentabilisée en 10 ans si toute l’énergie est revendue à EDF (La garantie de fonctionnement d’un panneau solaire est de 25ans) Coût de production de l’énergie solaire (si on prend en compte les coûts de fabrication et la durée de vie) : 0.45€/kWh. => 7 fois plus que la production à partir de pétrole ou d’éoliennes => 13 fois plus que pour le nucléaire, le charbon ou le gaz A ce jour les panneaux solaires ne produisent pas l’énergie la moins coûteuse mais la recherche avance chaque jour et tend à réduire les coûts. BUT DE LA RECHERCHE : BAISSER LES COÛTS - 2/3 du coût d’un panneau provient des matériaux utilisés : Le Silicium Cristallin, principal composant, est le matériau conducteur le mieux connu dont le rendement et la durée de vie sont satisfaisants. MAIS pour cela il faut en extraire les impuretés : le coût de traitement est important. Idée de la recherche : Remplacer le Silicium Cristallin par des matériaux moins coûteux et tout aussi efficaces : entre autres le Silane ou des matériaux polycristallins. - Idée d’allonger la durée de vie, jusqu’à minimum 30 ans - Améliorer le rendement (- > Voir partie « aspects énergétiques ») QUELLES CONCLUSIONS EN TERMES D’ENVIRONNEMENT ET DE SECURITE ? - Une fois installé un panneau ne pollue pas - Energie dépensée pour sa fabrication compensée en 3 ans - Problème de ressources : Estimations sur les dates d’extinction des stocks de l’AIE (Agence internationale de l’Energie) : 2040 pour le gaz et le pétrole, 2080 pour le nucléaire, 2200 pour le charbon. Seules les énergies renouvelables ne posent pas de problèmes de ressources : Pour le solaire : Le silicium est le principal composant de la croûte terrestre. (donc quantité quasi-illimitée) - Pourquoi le solaire se démarque-t-il ? . La seule énergie accessible aux particuliers . Ne produit pas de pollution visuelle ni sonore (contrairement aux éoliennes) . Ne présente aucun danger pour la santé et l’environnement (contrairement au nucléaire, qui a une très grande place en France) Bien que certains aspects restent à améliorer, le solaire peut donc être une énergie prometteuse pour l’avenir au niveau écologique et sécuritaire. - Production énergétique solaire (capteurs photovoltaïques) : Allemagne => 3 063 MWc États-Unis => 342 MWc Espagne => 118 MWc Italie => 58 MWc Pays-Bas => 51 MWc France => 33 MWc Autriche => 29 MWc (Source : Total) EN CONCLUSION: Les avantages des panneaux solaires : -longévité croissante (assurés 20 ans, mais fonctionne parfaitement 10 après) -fonctionnement silencieux -impacte modéré sur le paysage (pas de pollution visuelle ou d’émission de gaz) -opportunité pour le marché du travail -émancipation des dépendances énergétiques liées aux charbons, pétrole… Nous répondrons à notre problématique par l'affirmation suivante : « Les panneaux solaires sont effectivement une énergie incontournable pour l'avenir, à la seule condition que nous développions plus encore l'effort de recherche, de production et de démocratisation de leur technologie. Dans le pire des cas, les panneaux solaire seront une transition vers notre future énergie.» Les désavantages des panneaux solaires : -fonctionnement par intermittence (cycle jour/nuit) -Prix encore élevé Groupe 5 POLYTECH PARIS SUD