Panneaux solaires

nouveaux panneaux système à explorer

http://www.lalibellule.ch/ site copain Didier préenbulle

Kyocera KC 50 W 50W, 12V, 3A Batterie 125 A/h

220V s/sol et cuisine sous poutre centrale (lié au générateur à essence ss plomb)

todo réparation solaire

http://www.a-e.ch/index.html

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Route de Peney 133
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vélo solaire: en louent; modèle 35km/h interdit si résidence en F!!!

brouette solaire

http://www.amax-energie.ch

Vy-Creuse 17
1196 Gland
022 364 31 69

Panneau 55W 3.15A

Rendement 80% x 3.15 = 2.4 Ah x 5h = 11A

Consommation

Total: 95 Wh

P=U.I

http://www.tpepanneauxsolaires.fr/fonctionnement.html

Les panneaux solaires photovoltaïques, parfois appelés photoélectriques, transforment la lumière en électricité. Ces panneaux sont donc les plus répandus mais aussi les plus complexes. Ces panneaux sont tout simplement un assemblage de cellules photovoltaïques, chacune d'elles délivrant une tension de 0.5V à 0.6V. Elles sont donc assemblées pour créer des modules photovoltaïques de tension normalisée comme 12V. cellule photovoltaique

La cellule photovoltaïque est fabriquée à partir de deux couches de Silicium (matériau 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). 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 atomes, 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% *). * Un rendement de 10% signifie que pour une puissance de 1000 W qui arriveraient sur le panneau, celui-ci produirait 100 W.

Un panneau constitué de 20 cellules photovoltaïques va donc délivrer une tension U de 12V, et cela quelque soit l'ensoleillement. Mais pour faire fonctionner des appareils électriques, c'est la puissance P (en Watt) qui détermine l'énergie électrique. Et P=U×I, c'est donc l'intensité du panneau qui va déterminer l'énergie électrique. Et c'est l'intensité qui varie en fontion de l'ensoleillement.

Exemple : prenons un panneau de 12 V : Lorsque l'irradiation solaire est maximale (1000 W/m²), l'intensité et par conséquent la puissance délivrées par le panneau seront élevées.

Puissance (W) = Tension (V) × Intensité (A)
P = 12 × 10
P = 120 W

La puissance fournie dans les conditions optimales est 120 W pour une irradiation de 1000 W, le rendement est donc de 12%, on peut donc déduire que ce panneau est constitué de cellules polycristallines.

Lorsque l'irradiation solaire est faible (50 W/m²), l'intensité et par conséquent la puissance délivrées par le panneau seront faibles.

P = U × I
P = 12 × 0.5
P = 6 W

La puissance fournie pour une faible irradiation solaire peut être de 6 W. On peut toujours y aller pour faire fonctionner un four qui consomme 3500 W ! Une forte irradiation solaire est donc indispensable.

http://www.tpepanneauxsolaires.fr/rentabilite.html

Les rendements des panneaux solaires varient selon de nombreux facteurs, mais en mettant tous les atouts de notre côté, nous verrons à quel point les panneaux solaires peuvent être rentables.

L'angle d'incidence, c'est l'angle formé par les rayons du Soleil et le plan du panneau. angle incidence

L'angle d'incidence joue un rôle majeur pour les rendements du panneau. Il est défini selon l'équation suivante :

R = sin ß × 100
avec R le rendement en %
et ß l'angle d'incidence en °

Ainsi, comme on pouvait s'en douter, le rendement est maximal lorsque les rayons arrivent perpendiculairement au panneau.

R = sin ß × 100
R = sin 90° × 100
R = 100 %

Alors que pour un angle de 45° par exemple, le rendement n'est que de 70%.

R = sin ß × 100
R = sin 45° × 100
R = 70 %

Voici donc le graphique représentatif du rendement en fonction de l'angle d'incidence :

petite expérience : Prenons un appareil photo de type réflexe, ceux-ci ont un posemètre en silicium (qui est le principal composant des panneaux solaires). En plaçant l'appareil orienté plein Sud, on remarque qu'à midi, le temps de pose est nettement inférieur à celui à 9h ou à 15h ou autres. Cela montre bien que l'efficacité du silicium est plus grande lorsque les rayons arrivent perpendiculairement à lui.

L'angle d'incidence est directement lié à l'orientation et à l'angle d'inclinaison du panneau.

Le Soleil se lève à l'Est et se couche à l'Ouest. Et la France se situe dans l'hémisphère Nord à une latitude de 45° environ, le Soleil au zénith est donc vers le Sud. Globalement, les rayons du Soleil viennent donc plus du Sud que des autres directions; d'autant plus qu'à midi, lorsque le Soleil est au zénith et donc plein Sud, le rayonnement est le plus intense. La meilleur orientation pour un panneau solaire est donc vers le Sud.

L'angle d'inclinaison est l'angle formé par le plan du sol et le plan du panneau.

La France se trouve à une latitude 45° Nord, ainsi, l'angle d'inclinaison idéal est 45° Sud, le panneau se retrouvant donc perpendiculaire aux rayons du Soleil. Cependant, selon les saisons, l'inclinaison de la Terre varie. Pour garder une production d'énergie du panneau la plus régulière possible tout au long de l'année, on va garder l'angle de 45° Sud. Le panneau sera donc incliné comme ci-dessous au cours de l'année. On ne choisit cependant pas l'inclinaison de son toit : Si le panneau est incliné d'un angle de moins de 45°, la production d'énergie sera importante en été mais faible en hiver. Inversement, si le panneau est incliné d'un angle de plus de 45°, la production d'énergie sera importante en hiver mais faible en été.

• L'installation de 1 m² de panneaux solaires photovoltaïques coûte environ 1000 € (coût du panneau + coût de la pose)

Cependant, 60 % du coût total peut être remboursé par des subventions de l'ADEME et des subventions régionales.

    1000 - 60/100 × 1000 = 400 €
    Il faut donc compter 400 € pour avoir 1 m² de panneaux solaires photovoltaïques chez soi.
  *
    KiloWatt-heure (kWh) :unité d'énergie. Elle correspond à l'énergie consommée par un appareil de puissance 1000W pendant une heure.
    1 kWh vaut 3.6 mJ (mégaJoules).

    En France, 1 m² de panneaux photovoltaïques correctement orientés produit en moyenne 100 kWh (kiloWatt-heure) par an.

1. Soit on utilise directement l'énergie produite :

Etant donné que le prix du kWh acheté à EDF est 0.1058 € :

    100 × 0.1058 = 10.58 €
    Cela représente une économie de 10.58 € par an.
    Cependant, pour cette méthode, il faut égalemment investir dans un moyen de stockage de l'énergie car l'énergie produite par les panneaux n'est pas forcement consommée instantanément par les besoins de la maison. Et les moyens de stockage d'énergie sont chers.

1. Soit on la revend à EDF :

EDF est d'accord de racheter l'énergie produite par nos panneaux solaires à 0.56 € le kWh si les panneaux sont intégrés au bâtiment (car ils jouent également un rôle isolant et protecteur pour le bâtiment), sinon 0.31 € le kWh. Disons que les panneaux solaires sont sur le toit (dans la plupart des cas):

    100 × 0.56 = 56 €
    Cela représente une économie de 56 € par an. Nous choisirons donc cette méthode car l'économie est supérieure, d'autant plus qu'il n'est pas nécessaire d'acheter des moyens de stockage d'énergie car EDF la prend instantanément.

• La durée de vie d'un panneau solaire photovoltaïque est de 25 ans environ :

25 × 56 = 1400 €

    1 m² de panneaux solaires photovoltaïques nous fait économiser 1400 €, auquel on soustrait le coût d'installation
    1400 - 400 = 1000 €
    1 m² de panneaux solaires photovoltaïques nous fera donc gagner 1000 € nets en 25 ans.

• Cependant, pour une maison de taille moyenne, on peut mettre facilement 20 m² de panneaux solaires sur le toit.

20 × 1000 = 20 000 €

    L'installation de 20 m² de panneaux solaires, qui représenterait un investissement initial de 8000 €, nous rapporterait donc 20 000 € nets au bout de 25 ans.

L'eau chaude sanitaire représente 20 % des dépenses énergétiques d'un foyer.

Pourquoi ne pas installer un panneau solaire thermique qui se chargerait de chauffer cette eau ?

Je ne vous apprendrai rien en vous disant que l'ensoleillement est plus important à Marseille qu'à Lille. ensoleillement Cependant, les panneaux solaires thermiques ne sont pas forcément plus rentables à Marseille. Explication : Prenons le cas d'une maison chauffée par l'eau chaude fournie par le panneau. A Lille, le solaire thermique permet une économie de 30% du chauffage Et les besoins énergétiques sont de environ 20 000 kWh par an 20 000 - 30/100 × 20 000 = 6 000 kWh économisés Maintenant, à Marseille, le solaire thermique permet une économie de 60% du chauffage Cependant, les besoins énergétiques ne sont que de 10 000 kWh par an environ car il fait plus chaud 10 000 - 60/100 × 10 000 = 6 000 kWh également

Dans le cas d'un chauffe-eau solaire, jusqu'à 80% de l'énergie nécessaire à chauffer l'eau peut être fournie par les panneaux solaires thermiques. Seuls 20% sont pris en charge par la chaudière d'appoint et sont à payer; sans parler du geste environnemental que vous avez fait.

http://tpesolaire.bonnet-ribeau.net/panneau_solaire_fonct.htm

La cellule photovoltaïque (ou cellule solaire) est l'élément de base des panneaux solaires. Elle permet de produire de l'électricité à partir de l'énergie solaire, en utilisant l'effet photovoltaïque. L'emploi des cellules photovoltaïques reste limité en raison de leur prix élevé et de leur faible rendement de conversion. Sur terre, l’absorption préférentielle par l’atmosphère de certaines longueurs d’onde modifie quelque peu le spectre solaire, mais l’énergie fournie est toujours importante, non polluante, inépuisable et assez uniformément répartie à la surface du globe. L'effet photovoltaïque implique la production et le transport de charges négatives et positives sous l'effet de la lumière dans un matériau semi-conducteur : lorsque les photons heurtent la surface de ce matériau, ils transfèrent leur énergie aux électrons de la matière. Ceux-ci se mettent alors en mouvement dans une direction particulière, créant ainsi un courant &eacutelectrique qui est recueilli par des fils métalliques très fins.

Description de la cellule solaire

la cellule est constituée de plusieurs couches :

- une couche de protection translucide (n'est pas sur le schéma) - une couche conductrice (k) qui sert de cathode (pôle -) (grille méthallique) - une couche avec porteurs de charges libres négatives (N), d'épaisseur e - une jonction entre (N) et (P) - une couche avec porteurs de charges libres positives (P) (cristal semi-conducteur) - une couche de contact conductrice en métal (a) qui joue le röle de l'anode (pôle +) - une couverture pour la protection contre les influences externes (n'est pas sur le schéma)

L'épaisseur totale de la cellule est de l'ordre du millimètre. Les couvertures de protection sont indispensables, la cellule photovoltaïque étant très fragile. Pour obtenir une puissance suffisante, les cellules sont reliées entre elles et constituent le panneau solaire. La puissance électrique fournie au récepteur dépend de l'intensité de l'ensoleillement. Elle est donc nulle la nuit et à son maximum quand le soleil est au zénith.

Fonctionnement :

Un rayon lumineux qui frappe la cellule peut pénétrer dans le cristal (en général du silicium) en passant au travers de la grille et provoquer l'apparition d'une tension entre la cathode et l'anode. La présence du champ électrique est dû à l'existence de la jonction (J). Il provoque l'accumulation des porteurs de charge produits par le rayonnement lumineux vers les deux électrodes a et k.

Le solaire thermique : L'effet photovoltaïque se distingue du solaire thermique qui ne produit pas de l'électricité mais transforme le rayonnement solaire en chaleur. Nous avons rencontré monsieur Bickel qui possè une installation de ce type chez lui : Il a installé des capteurs solaires tout d'abord par économie. Il chauffe l'eau par ce moyen, et donc, consomme peu d'énergie. L'installation reste toutefois d'un coût élevé. Grâce à l'énergie solaire, il peut faire monter l'eau à une température de 60°C en hiver et 90°C en été. Il ne peut utiliser ce dispositif que 8 mois sur 12, mais cela dépend bien sûr de la météo. De novembre à février (à peu près), il a besoin d'un appoint. D'après M.Bickel, l'Alsace semble être une région qui convient bien à des installations solaires.