TPE Energie Solaire

TPE Énergie solaire Problématique : Comment la transformation de l'énergie solaire et son utilisation au quotidien peuvent être des solutions aux futures pénuries énergétiques ? Sommaire : Introduction I Solaire photovoltaïque a) Conception b) Impact c) Rendement et Optimisation II Autres utilisations de l'énergie solaire a) Thermique b) Biomasse III Énergie du futur ? a) Projets b) Limites Conclusion KERVEILLANT Morgane WANG Julien ROUSSE Vincent 1S1 Introduction L'énergie est au cœur de toutes les activités humaines : pour se nourrir, se divertir, bouger s'éclairer, se chauffer, construire. L'homme a besoin d'énergie. Avec l'augmentation de la population mondiale, l’émergence de nouveaux pays industrialisés, les besoins en énergie vont continuer d'augmenter fortement. Cette consommation accrue d'énergie est une des causes principales du réchauffement climatique de la planète. Nous devons donc faire face à un double défi : satisfaire les besoins énergétiques de l'humanité tout en limitant l'impact de cette consommation sur notre environnement. Le solaire est l'une des énergies qu'il faudra développer. Le Soleil constitue en effet une source d'énergie inépuisable, dont il existe plusieurs moyens capables de l'exploiter. Cette énergie peut par exemple être transformée en électricité grâce à des cellules photosensibles, c'est ce qui est appelé l'énergie solaire photovoltaïque, ou exploitée d'autres façons par exemple en développant l'utilisation de l'énergie solaire thermique ou de la biomasse. De plus, chaque jour, le Soleil émet sous forme de lumière l'équivalent de 27 années de consommation électrique. Théoriquement il suffirait donc de capter une infime partie de l'énergie qu'émet le Soleil pour répondre à tous nos besoins. Mais alors, comment la transformation de l'énergie solaire et son utilisation au quotidien peuvent être des solutions aux futures pénuries énergétiques ?        I Solaire photovoltaïque a) Conception Tout commence avec du sable, ou plus précisément l'un de ses composants, le silicium.     Cet élément a une propriété étonnante : il génère un courant électrique lorsqu'il est exposé à la lumière. On appelle cela un semi-conducteur. Pour l'anecdote c'est en 1839 que le physicien français Edmond Becquerel (1820-1891) a découvert ses propriétés. Mais il faudra attendre encore plus d'un siècle pour voir apparaître les premiers panneaux photovoltaïques, le premier panneau solaire ayant été construit en 1954 par les laboratoires Bell. De plus, l'un des atouts du silicium est qu'on le trouve en grande quantité, en effet, c'est le deuxième élément le plus abondant sur Terre après l'oxygène. Ainsi, une grande partie des cellules solaires est fabriquée à partir de silicium cristallin. Le silicium est tout d'abord purifié en grandes quantités à pratiquement 100% de pureté. On obtient alors des lingots de silicium d'environ 400 kg qui sont ensuite coupés en tranches appelées plaquettes ou wafer. Ces wafer mesurent environ 15cm de large, 180?m d'épaisseur et pèsent entre 7 à 8 grammes. C'est à partir de cette plaquette que commence la fabrication d'une cellule photovoltaïque. Les futures cellules sont d'abord plongées dans différents bains afin d'éliminer les défauts de la découpe. On les passe ensuite dans un four au phosphore pour améliorer leur semi-conductivité et leur permettre de produire encore plus d'électricité. On appelle cela les doper. Un revêtement antireflets est ensuite déposé sur les plaquettes pour optimiser leur capacité à capter la lumière. C'est ce revêtement qui leur donne cette couleur bleue caractéristique. Les wafer sont ensuite métallisés cela veut dire qu'on incruste à leur surface des petits rubans de métal parallèles les uns aux autres que l'on relie à des contacts électriques. A ce stade, les plaquettes produisent enfin de l'électricité, ce sont désormais des cellules photovoltaïques. Chaque cellule passe alors devant un simulateur solaire pour vérifier sa puissance. Silicium Lingot Wafer Cellule photovoltaïque Les cellules sont ensuite emballées puis expédiées à travers le monde chez des fabricants de panneaux solaires, comme dans une usine à proximité de Toulouse du groupe « tenesol technologies « Dans ces usines, les cellules sont assemblées et soudées les unes avec les autres. Cette étape est cruciale car c'est ce qui va permettre de recueillir toute l'électricité produite par chacune des cellules. Une...