Comité d’études n° 4Efficacité énergétique et développement des

énergies renouvelables

Groupe d’études n° 2 : Techniques solaires thermiques et

photovoltaïques : Technologies et techniques avancées, coûts

Technique solaire thermique

• Rangées de miroirs concaves (Ø > 4,5 m) concentrent les rayons solaires vers le point focal d’une tour

• Sel (huile) calorifère dans un tube sous vide passant par ce point focal

• Sel (huile) porté à haute température (>500°C) sert à produire de la vapeur surchauffée

• La vapeur fait tourner une turbine avec production d’électricité

Technique solaire photovoltaïque

• Une cellule solaire photovoltaïque est une diode électronique PN de grande surface

• L’absorption des photons du rayonnement solaire par les électrons génère un courant électrique proportionnel à l’intensité de l’éclairement

• Des cellules solaires identiques sont assemblées pour former un module (panneau) solaire (12 V en général)

Technique solaire photovoltaïque

• Rangées de panneaux solaires connectés et produisant directement de l’électricité

Technique solaire photovoltaïque

Cas pratique :• Panneau solaire de 110 W• Batterie 12 V de 400 Ah (≠ batterie auto)• Convertisseur 12 V/220 V de 800 W• Coût : + 2.500 USD (≈ 1.800 EUR)• En un jour bien ensoleillé, + 1.100 W de

charge (=> 4,5 j pour full charge batterie)

Technique solaire photovoltaïque

• 2 lampes fluo de 23 W => 46 W/h• TV de 220 W => 220 W/h• Convertisseur consomme 10% => 27 W/h

• Soit un fonctionnement de 1.100/293 ≈ 3½ h sans problème lorsque la journée a été bien ensoleillée (1.100/242 ≈ 4½ h sans lampes)

Comparaison des centrales solaires thermiques et photovoltaïques

Concentrating solar power and concentrating photo voltaic

• Echelle de puissance : + 25 MW• Les deux technologies concentrent la

ressource solaire• Elles sont dépendantes de l’ensoleillement et

nécessitent un stockage de l’énergie

Solaire thermique

• Passe par de l’énergie thermique et la transforme en énergie électrique

• A démontré sa fiabilité depuis plus de 20 ans

• Puissances : au moins 30 MW et jusqu’à 300 MW et plus

Solaire thermique• Superficie : 2 ha de terre par MW dans des régions à

fort ensoleillement

• Cycle de vapeur nécessitant 3.800 l /MWh produit, donc pour produire 100 MW, 378 m3/h

• Période de construction (étude, obtention des permis, obtention financement, construction et mise en service) : 4 ans et plus avec risques et coûts accrus

Solaire thermique

• Rendement : 11 à 12% (énergie solaire à électrique)

• Coût de référence (Nevada, Las Vegas) : 64 MW à > 300 106 USD : 4.700 USD/kW et 120 ha de terre

Solaire photovoltaïque

• Génère directement de l’énergie électrique

• Puissances : 1 à 5 MW

• Superficie : 1 ha de terre par 1,5 MW dans des régions à fort ensoleillement

Solaire photovoltaïque

• Rendement : 18 à 25%

• Période de construction (étude, obtention des permis, obtention financement, construction et mise en service : beaucoup plus courte car possibilité de modules de 26 à 40 kW (futur) (permet de réduire les risques et immobilisations de fonds)

Plan de travail fixé

1) Établissement de l’atlas solaire par pays2) Évaluation des besoins énergétiques3) Dimensionnement et choix des équipements4) Analyse économique et définition des coûts5) Impacts industriel, social et environnemental6) Estimations des besoins en financements