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L'énergie solaire et photovoltaïque pour le particulier

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Description

Nul doute, l'énergie solaire est une bonne manière de s'approvisionner en énergie ! Nombreux sont donc ceux qui choisissent cette option. Mais que devez-vous savoir pour vous lancer à votre tour ?



Connaître le fonctionnement de ce système et bénéficier de quelques conseils sont autant de pistes d'achats ou de fabrications indispensables !



Vous trouverez dans cet ouvrage de quoi vous mettre à niveau ainsi que des fiches de bricolage afin de réaliser, pour trois fois rien, lampe photovoltaïque, four, séchoir, distillateur, cuiseur, chauffe-eau solaires, moteur Stirling... et bien sûr tout ce qu'il faut savoir pour équiper sa maison, et passer ainsi à une énergie propre !



Un guide pratique sur mesure pour réaliser de véritables économies.




  • Introduction


  • Le photovoltaïque


  • Le solaire thermique


  • Les traqueurs solaires


  • Annexes

Sujets

Informations

Publié par
Date de parution 07 juillet 2011
Nombre de lectures 122
EAN13 9782212171372
Langue Français

Informations légales : prix de location à la page 0,0049€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Exrait

Résumé
Nul doute, l’énergie solaire est une bonne manière de s’approvisionner en énergie ! Nombreux sont donc ceux qui choisissent cette option. Mais que devez-vous savoir pour vous lancer à votre tour ?
Connaître le fonctionnement de ce système et bénéficier de quelques conseils sont autant de pistes d’achats ou de fabrications indispensables !
Vous trouverez dans cet ouvrage de quoi vous mettre à niveau ainsi que des fiches de bricolage afin de réaliser, pour trois fois rien, lampe photovoltaïque, four, séchoir, distillateur, cuiseur, chauffe-eau solaires, moteur Stirling… et bien sûr tout ce qu’il faut savoir pour équiper sa maison, et passer ainsi à une énergie propre !
L’auteur, Emmanuel Riolet, est consultant en alternatives écologiques.
“ Un guide pratique et sur mesure pour réaliser de véritables économies . ”
www.editions-eyrolles.com
L’ENERGIE SOLAIRE ET PHOTOVOLTAÏQUE POUR LE PARTICULIER
Emmanuel Riolet
Cinquième tirage 2010
ÉDITIONS EYROLLES
61, bd Saint-Germain
75240 Paris Cedex 05
www.editions-eyrolles.com
Cet ouvrage a fait l’objet d’un reconditionnement à l’occasion de son 5 e tirage (nouvelle couverture et nouvelle maquette intérieure).
Le contenu de l’ouvrage reste inchangé par rapport au tirage précédent.
En partenariat avec le CNL
En application de la loi du 11 mars 1957, il est interdit de reproduire intégralement ou partiellement le présent ouvrage, sur quelque support que ce soit, sans l’autorisation de l’Éditeur ou du Centre Français d’exploitation du droit de copie, 20, rue des Grands Augustins, 75006 Paris.
© Groupe Eyrolles, 2008 pour le texte de la présente édition.
© Groupe Eyrolles, 2010 pour la nouvelle présentation, ISBN : 978-2-212-12678-4
Sommaire
Remerciements
Partie 1 – Introduction
Chapitre 1 – Avant-propos
Chapitre 2 – Une énergie pour plusieurs utilisations
Partie 2 – Le photovoltaïque
Chapitre 3 – Généralités sur le photovoltaïque
Chapitre 4 – Les différents types de panneaux photovoltaïques
Chapitre 5 – Installation des panneaux
Chapitre 6 – Étude de cas : réaliser soi-même une pile solaire
Partie 3 – Le solaire thermique
Chapitre 7 – Le fonctionnement
Chapitre 8 – Les différents types de capteurs
Chapitre 9 – Installer son chauffe-eau solaire
Chapitre 10 – Le solaire passif
Chapitre 11 – Quelques réalisations
Partie 4 – Les traqueurs solaires
Chapitre 12 – Le principe des traqueurs solaires
Épilogue
Partie 5 – Annexes
Les aides possibles
La carte d’ensoleillement
Les bonnes adresses
Remerciements
Je tiens à remercier les Éditions Eyrolles qui permettent à ce livre d’exister ainsi que ma compagne Sylvie pour les illustrations. Toute ma sympathie aux sociétés Bysun et Free Energy Europe pour leur gentillesse.
C’est sans doute inhabituel, mais je tiens aussi vivement à remercier et à encourager la distribution Linux Ubuntu ainsi que les développeurs des différents logiciels libres qui ont été utilisés pour la rédaction de ce livre et la création des illustrations. Coup de chapeau donc à la stabilité et la puissance de cette alternative. C’était la première fois que j’avais recours à 100 % à des logiciels libres pour la rédaction d’un ouvrage et très franchement je ne suis pas déçu du voyage. Passée la première étape de la prise en main, c’est vraiment une solution de très bonne qualité que je ne peux que recommander sans retenue, d’autant plus qu’elle est gratuite.

Avant-propos
Le soleil ne sert pas qu’à bronzer ou à faire pousser les tomates, c’est aussi une formidable et inépuisable source d’énergie renouvelable. C’est d’ailleurs une des rares à pouvoir couvrir intégralement tous nos besoins. Avec son concours, on peut aussi bien fabriquer de l’électricité que se chauffer. Mais ceci vous le saviez déjà. Cependant, ce que vous ne saviez peut-être pas, c’est que le soleil nous permet aussi de faire du froid et de propulser des moteurs à différence de température. Ce sont tous ces différents aspects que je vous propose de découvrir en long et en large dans cet ouvrage.
Au fil de votre lecture, vous pourrez en apprendre davantage sur les panneaux photovoltaïques, les capteurs à eau chaude, ainsi que sur d’autres alternatives écologiques toutes aussi sympathiques les unes que les autres. Si vous aimez bricoler et expérimenter, vous allez être servi, car vous pourrez trouver plusieurs fiches bricolage, dont une pour fabriquer soi-même son propre chauffe-eau solaire pour trois fois rien.
LE SOLEIL…
Le soleil nous donne plus que de la lumière. Depuis toujours il fascine les hommes, à tel point qu’ils en ont fait un dieu. Il s’appelait Râ chez les Égyptiens, Hélios chez les Grecs, Huitzilopochtli chez les Aztèques… Certains personnages s’enorgueillirent même de son éclat, tel le roi Louis XIV qui se fit appeler en toute modestie le Roi-Soleil. De nos jours, l’enjeu n’est plus d’ordre mystique, il est énergétique. Grâce à la science, nous connaissons désormais parfaitement tous les aspects positifs que notre bonne étoile peut nous apporter. On ne sait pas encore en tirer le meilleur parti, mais la recherche progresse vite. D’ici quelques décennies, il ne serait pas surprenant que l’humanité parvienne à couvrir l’ensemble de ses besoins à l’aide du solaire. Sans trop nous en rendre compte, nous sommes donc entrés dans une phase de lente mutation qui est rythmée par l’amélioration progressive des techniques qui permettent d’utiliser les bienfaits de notre astre.
LES CHIFFRES
Le mot soleil est issu du latin « sol ». Bien qu’il désigne un astre qui paraît énorme à notre échelle, il s’agit en réalité d’une étoile naine. Il est composé de 75 % d’hydrogène, de 25 % d’hélium. Sa température en son centre est de 15 millions de degrés centigrades. Sa distance de la Terre est de 149,6 millions de kilomètres. Il fait 108 fois le diamètre de notre planète. Outre la lumière et la chaleur, il nous apporte aussi différents rayons, tels que les ultraviolets, les infrarouges, les rayons X… La masse d’énergie qu’il dégage est égale à 386 milliards de milliards de mégawatts. Tout l’enjeu consiste donc à en ramasser le plus de miettes possible. Il nous reste encore du temps pour le faire car notre soleil n’est âgé que de 4,5 milliards d’années et qu’il lui reste encore autant à vivre.
LA BONNE SOLUTION
Il n’y a pas que la science et la physique. Le soleil c’est aussi du bonheur. Rien de mieux pour le moral qu’un beau jour ensoleillé. Car notre astre brillant de mille feux, c’est avant tout la vie et la joie. À la fois symbole de fête et de vacances, il illumine notre existence de sa radieuse présence. Sur ce soubresaut lyrique, il ne me reste plus qu’à vous souhaiter une bonne lecture. Place maintenant à la technique.
Une énergie pour plusieurs utilisations
Imaginez un peu : à l’exception du nucléaire et de certaines formes de géothermie, le soleil est à l’origine de toutes les autres formes d’énergie disponibles sur Terre. Même le vent et les marées sont dus à son action. Alors, c’est dire tout ce qu’il peut faire pour vous. Si jamais vous êtes en panne d’idées, je vais vous mettre sur la bonne voie.
PRODUCTION ÉLECTRIQUE
L’électricité, c’est vraiment l’énergie reine. Avec elle on peut tout faire. Le tout est d’en avoir en quantité suffisante. Au vu des performances sans cesse grandissantes des panneaux photovoltaïques, il est clairement établi que l’utopie a cédé la place à l’alternative concrète. Il est désormais tout à fait possible de rendre sa maison complètement autonome en énergie par ce biais. Mais ce n’est pas tout. On commence à voir apparaître des prototypes de véhicules solaires tout ce qu’il y a de plus prometteurs. Ce qui laisse espérer une commercialisation dans un avenir proche. Un catamaran équipé de 65 m 2 de panneaux a réussi avec brio l’exploit de traverser l’Atlantique grâce à ses deux moteurs de 8 kilowatts alimentés exclusivement par ce biais. Concernant les avions, plusieurs prototypes existent déjà et il est à l’étude de pouvoir réaliser rien de moins qu’un tour du monde. Quant aux voitures, la SCV-5 de Kyocera et son autonomie de 210 kilomètres laisse présager que de ce côté-là aussi on n’est pas loin de toucher au but. En Allemagne, plusieurs entreprises assurent tout ou partie de leurs besoins énergétiques grâce à des centrales solaires.
Ce ne sont vraiment pas les applications qui manquent, de la petite calculette à la grosse machine-outil, tout ce qui fonctionne à l’électricité est désormais susceptible d’être alimenté grâce au soleil. Le moteur électrique est de loin celui qui possède le meilleur rendement. Certains modèles peuvent aisément dépasser les 90 %. Toute l’astuce est maintenant d’être capable de les faire tourner avec de l’électricité produite proprement à l’aide d’une source d’énergie 100 % renouvelable. En matière de photovoltaïque, on n’en est pas encore là pour des très fortes puissances, mais l’on touche presque au but. Pour ce qui est des appareils électroniques et de l’électroménager, il est très facile de les alimenter en solaire pour un coût dérisoire. Dans un premier temps, le fait de pouvoir couvrir ses besoins domestiques presque totalement grâce au soleil est déjà une bonne prouesse qui mérite que l’on s’y attarde, vu le prix relativement bas des équipements disponibles sur le marché et la facilité de mise en œuvre.
LE CHAUFFAGE
Devant la flambée du prix du fioul et du gaz qui se raréfient, le chauffage solaire possède de nombreux atouts pour tirer son épingle du jeu. Qu’il soit total ou partiel, son faible coût a de quoi séduire les plus économes. Comme vous pourrez le découvrir dans le chapitre qui lui est consacré, il existe de multiples solutions adaptées à tous les cas de figure. L’essentiel étant de retenir que même en plein hiver les rayons solaires sont susceptibles de vous fournir de la chaleur en plus ou moins grande quantité. Ils sont de précieux auxiliaires pour se chauffer et produire de l’eau chaude sanitaire. Non contents de cela, avec un ciel bien dégagé, ils pourront aussi se charger de la cuisson de vos aliments. Plus rustique, mais tout aussi pratique, le soleil est aussi le compagnon idéal pour le séchage des denrées périssables afin de les conserver en toute sécurité tout au long de l’année. C’est déjà beaucoup, mais en parcourant ce livre vous verrez qu’il y a encore d’autres potentiels tout à fait extraordinaires dès l’instant où l’on est capable de concentrer le rayonnement.
LA CLIMATISATION
C’est sans doute l’un des aspects les moins connus de l’énergie solaire. Mais tout aussi bizarre que cela puisse paraître, le soleil est un précieux atout pour fournir du froid. Devant l’impact écologique négatif des climatiseurs classiques, il est plus que temps de se pencher avec attention sur cette alternative salutaire. À travers le monde, de plus en plus de collectivités et d’entreprises optent pour cette solution qui, malgré un coût encore très élevé, est tout à fait opérationnelle et fiable. Mis au point par d’astucieux bricoleurs, des prototypes de réfrigérateurs et de congélateurs solaires sont aussi en fonctionnement dans de nombreux pays en voie de développement. Il est donc avéré qu’il est possible de produire du froid grâce au rayonnement solaire. Le principe de base est fort simple : dans le cas le plus répandu, pour produire du froid, il faut du chaud. Peut-être l’ignorez-vous, mais derrière le doux ronronnement de votre réfrigérateur, congélateur ou climatiseur se cache en fait une pompe à chaleur. Le principe de base pour produire du froid réside dans un processus d’échange thermique. Étant donné que ce domaine est très vaste et aussi très pointu, il ne sera pas développé dans cet ouvrage sous peine de prendre toute la place. Pour l’heure, l’important est de savoir que cela existe et que d’ici quelques années il y aura sûrement des offres pour le grand public.

En résumé
Vous en voici désormais persuadé, on peut vraiment demander la lune au soleil. C’est une énergie propre et renouvelable qui peut couvrir l’intégralité de nos besoins. À l’aide d’une bonne information sur le sujet, vous pourrez réaliser de très grosses économies sur vos factures d’électricité et de chauffage tout en y gagnant au niveau de votre confort. Nous allons commencer par nous intéresser de très près aux panneaux photovoltaïques et à leur mise en œuvre.

Généralités sur le photovoltaïque
Comme son nom le laisse deviner, l’effet photovoltaïque consiste à transformer la lumière en électricité. Ce principe fut découvert en 1839 par le physicien français Alexandre Becquerel. Plus scientifiquement parlant, ce phénomène apparaît lorsqu’un matériau semi-conducteur absorbe des photons, émis par la lumière, qui lui permettent de produire une tension électrique.

Un peu d’histoire…
L’effet photoélectrique fut quant à lui découvert en 1887 par le physicien allemand Heinrich Rudolf Hertz. Mais c’est Albert Einstein qui a réussi le premier à l’expliquer intégralement. Ce travail d’intense réflexion le mena jusqu’à l’obtention du prix Nobel de physique en 1921. Comme quoi, une bonne compréhension de ce principe élémentaire peut vous conduire très loin.
COMMENT FONCTIONNE UN PANNEAU ?
Un panneau solaire est composé de plusieurs cellules photovoltaïques reliées entre elles en série ou en parallèle. Plus la puissance des cellules est grande et plus leur nombre est élevé, plus les panneaux produisent.
Une cellule classique est composée d’un semi-conducteur de type P et d’un autre de type N qui produiront du courant à leur jonction sous l’effet des photons. Les panneaux sont aussi appelés « photopiles », du fait qu’ils produisent toujours du courant continu. Pour vous aider à bien comprendre le principe de fonctionnement, reportez-vous au schéma 3.1 ci-dessous.

Fig. 3.1
BIEN CHOISIR SES PANNEAUX
Le chapitre suivant est entièrement consacré aux différents types. En attendant, voyons déjà tout ce qu’il faut savoir pour bien choisir ses panneaux de manière générale.
Les indications de puissance
La puissance des panneaux est indiquée en Wc. Rien à voir avec les water-closets, il s’agit de watts-crête. Cette unité de mesure correspond à la production maximale avec un ensoleillement standard de 1 000 W/m 2 par une température de 25 °C. Ce qui équivaut en fait à des conditions normalisées de test. En ce qui concerne la puissance globale d’une installation, on parlera plutôt en KWc, c’est-à-dire en kilowatts-crête. Dans la description donnée par le fabricant, vous tomberez peut-être sur le sigle STC. Il signifie Standard Test Conditions. Cela veut dire que le module répond aux conditions de test communes à tous les constructeurs. En plus de l’ensoleillement standard et de la température de 25 °C, cette norme tient compte de l’épaisseur de l’atmosphère qui est par exemple de 1 au niveau de l’Équateur et de 1,5 en Europe. Cette donnée s’exprime en AM (Air Mass). Donc, pour être sûr et certain que la puissance donnée est fidèle à votre lieu d’utilisation, vérifiez bien que l’AM est de 1,5 si vous habitez en Europe. Quoi qu’il en soit, la différence ne sera pas énorme, mais en matière de production électrique c’est toujours bien d’avoir les chiffres les plus exacts possible.
Le rendement
On entend par le terme rendement le pourcentage d’énergie qu’est capable de restituer le panneau par rapport à celle qu’il a reçue du soleil. Par exemple : en admettant qu’une cellule soit exposée à 10 watts d’énergie solaire et qu’elle produise 1 watt en retour, son rendement sera de 10 %. Cela signifie qu’un panneau qui possède un meilleur rendement qu’un autre, produira plus à surface égale. C’est donc un point à surveiller avec attention, même si la quête absolue du plus gros rendement n’est pas toujours un choix judicieux au niveau du prix au mètre carré. Actuellement, les rendements disponibles sur le marché pour le grand public oscillent dans une fourchette de 5 à 22 %. Mais attention, dans ce domaine les choses bougent très vite. En l’espace de vingt ans, le rendement a déjà été multiplié par plus de 4. Et c’est loin d’être fini, car dans les laboratoires de recherche, on commence à flirter avec les 40 %. Des découvertes majeures, faites en grande partie grâce aux nanotechnologies, promettent une très nette élévation des rendements et une baisse significative des tarifs d’ici quelques années. En attendant, vous avez déjà de quoi être comblé avec l’offre actuelle.
La durée de vie
Selon les constructeurs et la technologie employée, la durée de vie d’un panneau solaire est comprise entre vingt et trente ans. On peut donc en conclure sans se tromper qu’il s’agit d’un placement sur du très long terme. Mais il faut quand même savoir qu’au fil du temps les performances des panneaux se dégradent un peu. C’est pourquoi il existe toujours une indication sur la description commerciale pour s’y retrouver. Elle peut être mentionnée sous la formulation « garantie de puissance » ou bien « tolérance de puissance ». Elle indique la perte en pourcentage par rapport à la puissance nominale sur une période de dix ou vingt ans.

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