Historique sur les installations photovoltaïque

Introduction général

La production d’énergie est un défi de grande importance pour les années à venir, en effet les besoins énergétiques des pays industrialisés ne cessent d’augmenter, par ailleurs les pays en voie de développement auront besoin de plus en plus d’énergie pour mener à bien leur développement.

De nos jours, une grande partie de la production mondiale d’énergie est assurée à partir des énergies fossiles, la consommation de ces sources donne lieu à des émissions de gaz à effet de serre et donc une augmentation de la pollution. Le danger supplémentaire est qu’une consommation excessive du stock de ressources naturelles réduit les réserves de ce type d’énergie de façon dangereuse pour les générations futures, et aussi face aux multiples crises économiques et pétrolières la science s’est intéressée aux ressources dites renouvelables qui constituent un secteur stratégique et occupent une place privilégiée dans les domaines de recherche et développement.

Le Soleil constitue naturellement une source d'énergie renouvelable offrant un grand potentiel et pouvant être utilisée tout en respectant l'environnement. A chaque instant, la surface de l'hémisphère terrestre exposée au Soleil reçoit une énergie supérieure à 50 000 TW par conséquent, la quantité d'énergie solaire atteignant la surface de la Terre est considérable, équivalant à prés de 10 000 fois l'énergie utilisée dans le monde entier.

Parmi les différents systèmes utilisant des sources d'énergie renouvelables, le photovoltaïque s'avère prometteur en raison de ses qualités intrinsèques: ses frais de fonctionnement sont très réduits, ses exigences d'entretien sont limitées, il est fiable, silencieux et relativement facile a installer. De plus, dans certaines applications autonomes, le photovoltaïque est très pratique comparé à d'autres sources d'énergie, en particulier dans les endroits difficiles d'accès et peu rentables pour l'installation de lignes électriques traditionnelles.

Chapitre I -Historique sur les installations photovoltaïque

1. Introduction :

L’énergie photovoltaïque résulte de la transformation directe de la lumière du soleil en énergie électrique aux moyens des cellules généralement à base de silicium cristallin qui reste la filière la plus avancées sur le plan technologiques et industriel, en effet le silicium et l’un des éléments les plus abondants sur terre sous forme de silice non toxique.

En effet le mot " photovoltaïque " vient du grec " photo " qui signifie lumière et de "voltaïque" qui tire son origine du nom d’un physicien italien Alessandro Volta (1754 -1827) qui a beaucoup contribué à la découverte de l’électricité, alors le photovoltaïque signifie littérairement la « lumière électricité »

2. L’énergie solaire :

2.1 L'énergie solaire: qu'est ce donc ?

L'énergie solaire vient des réactions de fusion thermonucléaire se produisent sans cesse dans le noyau du Soleil à des millions de degrés ; elles libèrent des quantités d'énergie considérables sous forme de rayonnements électromagnétiques. Une partie de cette énergie atteint l'espace extra-atmosphérique de la Terre avec une irradiance moyenne (constante solaire) d'environ 1367 W/m2 ± 3%, valeur qui varie en fonction de la distance Terre-Soleil (Figure 1.1), et de l'activité solaire (taches solaires).

Figure 1.1 - Rayonnement extra-atmosphérique

Par irradiance solaire, nous faisons référence a l'intensité du rayonnement électromagnétique incident sur une surface de 1 mètre carre [kW/m2]. Cette intensité est égale à l'intégrale de l'énergie associée à chaque valeur de fréquence du spectre de rayonnement solaire.

Lorsqu'il traverse l'atmosphère, le rayonnement solaire perd de son intensité car il est partiellement réfléchi et absorbe (principalement par la vapeur d'eau et par d'autres gaz atmosphériques). Le rayonnement qui traverse est en partie diffuse par l'air et par les particules solides en suspension dans l'air (Figure 1.2).

Figure 1.2 - Flux d'énergie entre le soleil, l'atmosphère et le sol

Par ensoleillement, nous faisons référence à l'intégrale de l'irradiance solaire sur une période donnée [kWh/m2]. Par conséquent, le rayonnement tombant sur une surface horizontale est constitue d'un rayonnement direct, associe a l'irradiance directe sur la surface, d'un rayonnement diffus qui frappe la surface depuis l'ensemble du ciel et non depuis une partie spécifique de celui-ci et d'un rayonnement réfléchi sur une surface donnée par le sol et l'environnement (Figure 1.3). En hiver, le ciel est couvert et le composant diffus est donc supérieur au composant direct.

Figure 1.3 - Composants du rayonnement solaire

Le rayonnement réfléchi dépend de la capacité d'une surface à réfléchir le rayonnement solaire. Il est mesure par le coefficient albédo calcule pour chaque matériau (Figure 1.4).

Signalons que, outre l’incidence de l’atmosphère, l’irradiation solaire dépend :

• de l’orientation et l’inclinaison de la surface,

• de la latitude du lieu et son degré de pollution,

• de la période de l’année,

• de l’instant considéré dans la journée,

• de la nature des couches nuageuses.

La combinaison de tous ces paramètres produit la variabilité dans l'espace et le temps de l'irradiation journalière. Des cartes météorologiques sont établies et nous renseignent sur l’irradiation moyenne par jour ou bien sur une année.

La (Figure 1.5) montre l'atlas mondial de l'irradiance solaire moyenne sur un plan incline a 30° Sud [kWh/m2/jour]

Figure 1.5 - Atlas solaire

3. Les

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