Pages

Energies renouvelables et environnement

La diversité des énergies renouvelables

L'énergie solaire

Tous les quarts d'heure la Terre reçoit du Soleil assez d'énergie pour l'alimenter pendant une année.

Le Soleil est un gigantesque réacteur nucléaire qui utilise la fusion nucléaire (les noyaux d'hydrogène entrent en collision avec beaucoup de force et s'unissent pour former de l'hélium et libérer de l'énergie ainsi qu'un neutron). Sur Terre les réactions nucléaires utilisent la fission (l'énergie libérée lors de l'éclatement des noyaux lourds d'hydrogène). La fusion nucléaire libère d'énormes quantités d'énergie et pour que cette réaction se produise il est nécessaire d'avoir des conditions (vitesse) qui ne se trouvent qu'au centre de l'étoile. Sur Terre pour réaliser un fusion nucléaire on utilise des champs électriques et magnétiques extrèmement puissants.

panneausolaire_small (68K)

Panneaux solaires

Le volume du Soleil est un million de fois supérieur à celui de la Terre. Il est composé en grande partie d'hydrogène et la pression en son centre est très élevée ce qui entraine de très hautes températures.

La moitié de l'énergie du Soleil est sous forme lumineuse et l'autre moitié sous la forme de radiations de chaleur infrarouge. Le Soleil émet un flux de protons et d'électrons : le vent solaire. Quand ces particules arrivent sur Terre elles perdent leur énergie et forment des aurores boréales et perturbent le champ magnétique de la Terre créant ainsi des parasites qui altérent les communications radios et satellites et provoquent des coupures de courant.

Les capteurs à concentration utilisent les rayons du Soleil captés sur une grande surface puis focalisés sur une plus petite pour exploiter l'énergie du Soleil (four solaire, central électrique comme solar one et two).

Cependant les capteurs solaires ne sont toujours pas assez efficaces. Il existe des voitures solaires silencieuses, rapides (130Km/h pour certaines) mais très chères.

Il est possible d'utiliser des batteries pour stocker l'énergie solaire quand il n'y a pas de Soleil.

Les scientifiques essayent de fabriquer une feuille artificielle qui puisse reproduire le principe de photosynthèse. Cela rendrait l'énergie solaire moins chère et plus efficace.

Il serait aussi possible de faire une centrale électrique solaire hors de l'atmosphére qui serait plus efficace, car il n'y a ni poussière ni nuage dans l'espace.

Les panneaux photovoltaïques

La cellule photovoltaïque est fabriquée à partir de deux couches de Silicium (matériel semi-conducteur) :

  • une couche dopée avec du Bore qui possède moins d'électrons que le Silicium, cette zone est donc dopée positivement (zone P).
  • une couche dopée avec du Phosphore qui possède plus d'électrons que le Silicium, cette zone est donc dopée négativement (zone N).
schema-centrale-photovolta (72K)

© Edf

Lorsqu'un photon de la lumière arrive, son énergie crée une rupture entre un atome de silicium et un électron, modifiant les charges électriques. C'est ce qu'on appelle l'effet photovoltaïque. Les ions, chargés positivement, vont alors dans la zone P et les électrons, chargés négativement, dans la zone N. Une différence de potentiel électrique, c'est-à-dire une tension électrique, est ainsi créée.

Il existe 3 types de cellules photovoltaïques, qui varient selon la qualité du silicium :

  • les cellules monocristallines : le rendement est très bon (15 à 22% ) mais le coût de fabrication est élevé.
  • les cellules polycristallines : elles sont moins chères à fabriquer mais le rendement est un peu moins bon (10 à 13% ).
  • les cellules amorphes : leur coût est très faible mais le rendement l'est aussi (5 à 10% ).

Bilan énergétique mondial

Conclusion