Savez-vous ce que sont les panneaux solaires , comment ils fonctionnent et comment les utiliser? Faisons la lumière sur cette technologie propre pour produire de l'électricité sans polluer.
Que sont les panneaux solaires
Ce sont des panneaux conçus pour récupérer l'énergie du rayonnement solaire et la transformer en chaleur ou en électricité.
Panneau solaire thermique . Lorsqu'il sert à transformer les rayons du soleil en chaleur, il chauffe un fluide. Il est utilisé, par exemple, pour chauffer l'eau d'une maison ou d'un système de chauffage .
Panneau solaire photovoltaïque. Lorsqu'il convertit directement la lumière du soleil en énergie électrique, à l'aide de cellules photovoltaïques partiellement composées de matériaux semi-conducteurs. Il est utilisé par exemple pour produire de l'énergie à consommer dans une maison.
Il existe également des panneaux hybrides qui couplent le solaire thermique au solaire photovoltaïque.
L' efficacité des panneaux dépend fortement des matériaux dans lesquels ils sont fabriqués: elle atteint plus de 25% s'ils sont en silicium monocristallin, contre 7% pour les panneaux constitués de points quantiques.
Comment est fabriqué un panneau photovoltaïque
Il s'agit d'un module plat constitué d'une série de cellules photovoltaïques , qui sont le véritable dispositif électrique qui convertit l'énergie de la lumière directement en électricité grâce à l'effet photovoltaïque.
Lorsque la lumière du soleil frappe les cellules, en raison des différences de charges, une réaction physique est générée qui peut créer un champ électrique en courant continu.
Les cellules sont formées de deux ou plusieurs couches de matériau semi-conducteur, l'une positivement `` dopée '' (silicium de type P) avec l'insertion d'atomes de bore et l'autre `` dopée '' négativement (silicium de type N) avec de petites quantités de phosphore. En mettant les deux couches en contact, on obtient une jonction PN.
Lorsqu'un électron se déplace d'un cristal à un autre, un «trou» peut se former qui se comporte comme une charge positive.
L'électron et le «trou» s'échappent de chaque côté de cette jonction PN (les électrons vont vers N et les trous vers P), créant une différence de potentiel (mesurée en volts). Ainsi, la cellule photovoltaïque produit donc du courant continu .
Définition d'une cellule photovoltaïque
C'est un appareil qui transforme l'énergie de la lumière en énergie électrique . Il utilise le principe de l'effet photoélectrique, selon lequel un photon incident (lumière) peut séparer un électron d'un atome.
Les différents types de semi-conducteurs utilisés
Il existe différents types de cellules photovoltaïques et de procédés de production d'électricité, mais le silicium reste le matériau semi-conducteur le plus utilisé. Ses performances sont mesurées sur la base de l' efficacité , qui est le pourcentage d'énergie lumineuse réellement convertie en énergie électrique .
Dans les panneaux actuellement sur le marché, les semi-conducteurs utilisés, du moins cher au plus cher, sont:
- silicium amorphe (rendement 8%)
- silicium polycristallin (16-18%)
- silicium polycristallin (19-21%)
Les utilisations des panneaux solaires
Aujourd'hui, ils sont principalement utilisés pour fournir de l'énergie aux satellites, à usage domestique ou industriel, pour les petits gadgets d'usage quotidien, pour les centrales solaires et pour certains moyens de transport. Les grands projets d'utilisation dans le futur concernent principalement les transports et les grandes centrales solaires où le soleil est abondant.
Dans la vie de tous les jours
Les satellites ont besoin d'énergie et ne peuvent pas être connectés à la Terre par câble, ils ont donc besoin de leur propre source d'énergie pour être autosuffisants. La solution est de les alimenter avec des panneaux solaires, car ils bénéficient d'une bonne exposition au soleil. De plus, une fois en orbite, ils ont un faible besoin énergétique.
Pour un usage domestique, des panneaux sont installés sur les toits des maisons pour avoir une production d'énergie privée. Si le coût d'installation peut paraître élevé, cette source renouvelable devient rentable à long terme, générant des économies substantielles.
Certains objets de la vie quotidienne sont électriques , donc en montant de petits panneaux, par exemple des lampadaires, ils deviennent autonomes.
Les panneaux sont utilisés pour les grandes centrales solaires, qui fournissent une source d'énergie propre pour des centaines de milliers de maisons.
En transport
L' utilisation du photovoltaïque dans les transports est encore rare, il n'y a que des prototypes d'avions, de bateaux et de trains qui utilisent l'énergie photovoltaïque.
La voiture solaire est actuellement à l'étude et des travaux sont en cours sur l'aérodynamique de la voiture, sa capacité à capter l'énergie du soleil, à la stocker à l'aide de batteries et à l'utiliser efficacement pour alimenter son moteur.
Des bateaux solaires sont également en test , équipés de panneaux photovoltaïques pliables, comme une voile, et réalisés avec des matériaux très légers, avec une aérodynamique très développée. Il existe déjà quelques prototypes de catamarans combinant énergie éolienne et solaire, stockés dans de nombreuses batteries.
Certains avions ont déjà réussi à voler en utilisant uniquement l'énergie solaire, par exemple Solar Impulse, mais ils ont toujours voyagé à vide, ne transportant ni personnes ni marchandises. Cependant, les chercheurs travaillent toujours à l'amélioration de ces avions et en font un jour un moyen de propulsion commun.
A l'avenir
Les projets d'utilisation du photovoltaïque se concentrent sur la réduction des coûts de production pour faciliter l'achat de panneaux. De nouveaux matériaux sont également à l'étude pour améliorer le rendement et les performances.
L'utilisation de panneaux photovoltaïques dans le domaine des infrastructures est également à l'étude, par exemple des parkings équipés d'abris qui montent des panneaux photovoltaïques qui produisent de l'électricité pour leur gestion.
Les panneaux solaires sont une véritable révolution
S'il fallait faire une analogie, les panneaux solaires sont pour le 21e siècle ce que la voiture était pour le 20e siècle.
Les voitures ont complètement révolutionné la qualité de nos vies , facilitant les trajets longue distance, modifiant les budgets familiaux et facilitant non seulement les relations entre les personnes mais aussi le monde des affaires.
Cependant, l’introduction des voitures a entraîné un grand problème, celui de la pollution par les gaz d’échappement et du bruit , étant donné le nombre disproportionné de voitures circulant sur nos routes.
Même les panneaux solaires amorcent un lent processus de transformation de la société, promouvant la philosophie de l'énergie propre et sensibilisant la population à des problèmes importants tels que le réchauffement climatique.
Comme pour tout lancement de produits innovants, au départ, les coûts sont toujours assez élevés, de sorte que seuls quelques segments de la population peuvent approcher l'achat. Heureusement, au fil des années, la plus grande diffusion sur le marché a permis une forte baisse des prix, permettant à un plus grand nombre de personnes de se convertir au marché des sources renouvelables et de commencer à économiser sur les factures d'électricité.
Les coûts initiaux y compris l'installation sont en effet réduits dans le temps: les experts déclarent que d'ici quelques années il est possible d'amortir les coûts en considérant également la possibilité de revendre l'énergie produite en excès .
On est encore loin des chiffres des autres pays où c'est la même politique étatique qui encourage la transition vers les énergies renouvelables, mais quelque chose commence aussi à bouger en Italie.
L'énergie solaire est propre, sûre, mais surtout gratuite , commencer à l'exploiter adéquatement est désormais devenu une nécessité si nous voulons sauvegarder notre planète.
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