Passioné des sciences, surtout de celles que l’on nomme science de la nature (physique, chimie, (...)
cet article a été écrit par :
Passioné des sciences, surtout de celles que l’on nomme science de la nature (physique, chimie, (...)
Passioné des sciences, surtout de celles que l’on nomme science de la nature (physique, chimie, (...)
Selon vous, la présence accidentelle de 0.9% d’OGM autorisée dans l’alimentation biologique présente-t-il un risque sanitaire ?
Article publié le 7 mai 2007
Un certain nombre de news récentes montrent que les différentes voies explorées depuis quelques années dans la perspective d’exploiter de façon plus rentable l’énergie solaire sont en train de porter leurs fruits.
Jusqu’à présent, les cellules solaires étaient faites en silicium. Le silicium à l’état amorphe a un rendement assez faible, mais ne coûte pas cher (il n’a pas besoin d’être aussi pur que pour les composants électroniques), tandis que le silicium cristallin a un meilleur rendement mais est plus cher. Cependant, la rentabilité des cellules photovoltaïques à base de silicium est compromise par l’augmentation du cours des matières premières. Ses possibilités de développement sont aussi limitées par la nécessité d’un fort ensoleillement, par sa dégradation rapide, par sa fragilité. Le silicium est un semiconducteur "indirect", ce qui signifie, pour faire simple, que la probabilité de créer un électron à partir d’un photon de lumière est assez faible. Il faut qu’un phonon soit créé pour "aider" le processus, et pour augmenter la probabilité que cela arrive, les couches de silicium doivent être assez épaisses.
La première voie possible pour améliorer la situation se situe du côté des couches minces. En utilisant des matériaux semi-conducteurs plus efficaces (à gap "direct", où le photon crée directement un électron), on peut se passer des couches épaisses requises par le silicium. Du coup, il est possible d’en empiler plusieurs, chacune absorbant un domaine du spectre solaire : le rendement est meilleur, y compris en ensoleillement limité. D’autre part, les couches cent fois plus fines abaisse le coût de revient, même si la matière première est plus coûteuse au kilogramme.
Cette première technologie est intéressante du strict point de vue du rendement, mais reste classique dans son approche économique et la nécessité de construire de grandes centrales ou "fermes" solaires. D’autres technologies, par contre, portent en elles les germes de nouveaux usages, et donc, d’intérêts économiques.
Il est par exemple envisagé de recouvrir les toits en acier de tous les hangars, bâtiments industriels, et autres tôleries, par des nanoparticules de semiconducteurs. Un simple spray serait suffisant, et permettrait de valoriser ces larges surfaces. Le problème est la dégradation rapide des particules : une solution envisageable serait de les recouvrir de plastique transparent, mais ce matériau a la fâcheuse tendance à jaunir, c’est-à-dire à devenir moins transparent, après une longue exposition à la lumière. Et il y a toujours le problème de l’utilisation à grande échelle, en milieu urbain, de nanoparticules...
Une autre branche très prometteuse, et potentiellement très novatrice dans ses applications, est le domaine des semiconducteurs organiques. C’est un domaine de recherche foisonnant, avec déjà un certain nombre d’applications. Par exemple, ces textiles-capteurs solaires, ou ces cellules photovoltaïques sur plastique souple. J’avais aussi eu l’occasion de parler de la perspective d’imiter la nature et sa photosynthèse. Ces technologies pourraient engendrer en cascade de multiples produits : pourquoi ne pas imaginer des sac de randonnée servant de batterie, des bateaux propulsés par des voiles d’un nouveau genre, ou des vêtements bourrés d’électronique auto-alimentés ? Au niveau scientifiques, de multiples voies de recherche sont proposées pour améliorer le rendement encore faible de ces plastiques photovoltaïques. Par exemple, certains polymères s’auto-organisent d’une façon qui multiplie la surface de contact entre les deux électrodes et qui réduit la distance à parcourir pour les électrons, ce qui compense la faible conductivité des polymères. Une autre idée serait d’empiler les couches de semiconducteurs en série, pour augmenter l’intensité produite et le rendement. Cette technique est extrêmement coûteuse avec les semiconducteurs classiques, mais pas avec les plastiques.
Bref, la créativité dans le domaine de l’énergie fait espérer que des solutions novatrices deviennent économiquement plus intéressante que les hydrocarbures. Cependant, il restera toujours le problème du transport et du stockage de l’énergie, très difficile avec l’électricité telle quelle, mais très facile sous la forme de liquide (pétrole) ou gaz (gaz naturel). C’est peut-être là que l’hydrogène aurait un rôle à jouer, en étant synthétisée dans les déserts du Sahara, du Nouveau-Mexique ou de Gobi, et en étant consommée dans les voitures à New York, Londres ou Pékin...
Répondre à cet article
par jako (IP:xxx.xx2.116.252)
le 7 mai 2007 à 12H23
superbe info merci , à rapprocher des nano-structures dans de nouvelles batteries hyper puissantes et quasi inusables
par Tchoa (IP:xxx.xx9.108.26)
le 8 mai 2007 à 23H54
Hello Matthieu,
Je pense qu’il faut expliquer pourquoi il est si important d’augmenter le rendement des cellules photovoltaïques, voir même de trouver des alternatives à cette méthode de transformation énergétique. En effet, et ce malgré les avancées technologiques et les économies d’échelle faitent depuis les premiers prototypes d’il y a déjà 25 ans, même les meilleures cellules photovoltaïques commercialisées aujourd’hui ont un rendement énergétique global négatif. On nous parle systématiquement du rendement instantané : nombre d’électrons déplacés par nombre de photons reçus. Mais quand on veux bien calculer le coût énergétique cumulé de l’obtention des matières premières, de fabrication, commercialisation, installation, entretient et recyclage après usage ; aucune technologie photovoltaïque ne fournit au cours de sa vie autant d’énergie que ce coût énergétique cumulé. Je signalerai en plus que les techniques de "dopages" du silicium utilisées pour améliorer le "rendement" de ces cellules sont très dangereuses et polluantes.
Par contre, la fin de l’article est plus ouvert, bien qu’un peu Igor & Grishka :-) C’est vrai, le soleil est la source d’énergie énorme et à très long terme, mais n’oublions pas les usages des effets du soleil : l’éolien et l’hydrolique gravitationnel ; pour que les rivières coulent, tout le monde sait comment l’eau s’évapore. Mais, après avoir trouvé des solutions énergiques qui n’augmentent pas l’effet de serre, il faudra bien trouver quelque chose pour nourrir (et faire boire), traiter les déchets et évacuer les excès énergétiques que nécessite toute surpopulation industrialisée au niveau mondial :-/
par Matthieu (IP:xxx.xx5.5.23)
le 9 mai 2007 à 00H00
Effectivement, j’y ai d’ailleurs répondu en commentaires sur mon blog ici.
Les cellules photovoltaiques en silicium ont un rendement energetique global assez faible : a peu pres la moitié de leur durée de vie (10/20 ans) est consacrée à "rembourser" l’énergie de fabrication.
Bien que la durée des plastiques soit nécessairement bien plus faible, je suis persuadé que les couts (energétiques, et, à échelle industrielle, économiques) n’ont rien à voir.
par Helios (IP:xxx.xx4.170.179)
le 11 mai 2007 à 17H14
En mai 2006, l’Agence internationale de l’énergie a publié une étude sur la rentabilité énergétique de l’électricité photovoltaïque dans 41 villes de 26 pays, européens pour la plupart. Le calcul du temps de retour sur l’énergie et celui du facteur de rentabilité énergétique prend en compte toutes les dépenses d’énergie pour la fabrication, l’installation, le démontage et le recyclage des systèmes photovoltaïques.
Le résultat varie selon le type d’installation, en toiture ou en façade, et selon la situation géographique.
Pour une installation en toiture, il suffit de 1,6 à 3,3 années d’utilisation pour avoir un bilan positif et l’énergie produite est de 17,9 à 8 fois plus importante que celle consommée pour tout le cycle d’utilisation. Pour une instalation en façade, il faut de 2,7 à 4,7 années pour rendre le bilan positif et la production est de 10,1 à 5,4 fois celle de l’énergie consommée.
La durée de vie moyenne des modules photovoltaïques est de 30 ans (dont 25 ans garantis). Les modules actuels ont une durée de vie supérieure à 30 ans. Les rendements seront environ du double d’ici 5 à 10 ans et le temps pour rentabiliser l’installation réduit de moitié (soit moins de 2 ans à Paris)
En France, pour les villes de Paris, Lyon et Marseille, les durées de retour sur énergie investie et le rapport entre l’énergie produite et l’énergie consommée, pour une installation en toiture ou en façade, sont : Paris : 2,9 et 4,2 années (retour sur énergie investie) ... 9,4 et 6,1 fois (gain d’énergie), Lyon : 2,6 et 4,0 années ... 10,7 et 6,5 fois, Marseille : 1,9 et 2,9 années ... 14,6 et 9,4 fois.
Sources :
Outils solaires : photovoltaïque
International energy agency (en anglais)
par Bernard (IP:xxx.xx5.24.116)
le 4 août 2007 à 23H00
Etrange cet article intitulé "les différents avenirs" et qui ne voit que l’électricité, alors qu’il est facile d’obtenir de l’eau à 30 ou 40° d’une manière simple derrière une vitre et de chauffer avec un plancher avec de l’eau à 27° ! Ou même tout simplement de bien orienter et concevoir son habitat. Etrange dise, mais c’est plutôt douteux que je devrais écrire. Commençon simple, plutôt que de faire dans la technologie compliqué. Ca me rappelle le coup de la voiture électrique, qui devait tout résoudre et qui bien entendu était dans les mains des marchands de voitures qui se sont bien gaussés.
par Maria (IP:xxx.xx1.207.138)
le 25 novembre 2007 à 01H24
Très juste. Lorsque l’on veut parler des différents avenirs de l’énergie solaire, il ne faut pas se limiter à une seule perspective.
Le solaire se décline selon trois modes :
le solaire thermique pour chauffer l’eau ou un bâtiment,
le solaire photovoltaïque pour produire de l’électricité de façon directe,
le solaire thermodynamique pour produire l’électricité en chauffant un fluide à haute température par concentration des rayons du soleil, produire de la vapeur et actionner une turbine : Le solaire thermodynamique
Ce genre d’installation permet de produire de l’électricité solaire non seulement le jour, mais aussi une partie de la nuit, plus de six heures après le coucher du soleil.
par Masilier (IP:xxx.xx1.74.61)
le 8 septembre 2007 à 12H53
Contrairement aux dénigrements fondés sur l’ignorance, le bilan énergétique du solaire photovoltaïque est toujours positif, même aux latitudes élevées comme Copenhague (facteur de gain de 9,1).
Le bilan énergétique n’est pas seulement lié à la latitude mais dépend aussi des conditions climatiques locales (temps nuageux ou clair). Ainsi, le gain énergétique est presque identique pour des villes situées à des latitudes très différentes ... Paris : 9,4 - Berlin : 9,0 - Copenhague : 9,1 - Stockholm : 9,2 ... ou différente pour des villes situées à une latitude voisine ... Edimbourg : 8,0 comparé à Copenhague.
Voir Le solaire photovoltaïque, une énergie rentable
Une installation de 8 m2 (huit mètres carrés) en toiture à Paris, dont la puissance crête est de 1 kWc (qualité moyenne, rendement de 12%) produit 872 kWh par an. Cela correspond à la consommation électrique spécifique (hors chauffage, eau chaude et cuisson) d’une personne raisonnable. Cette consommation était de 1100 kWh en moyenne par habitant en France en 2005.
par alman (IP:xxx.xx9.69.74)
le 9 janvier 2008 à 12H30
je suis un etudient univ (filiere mecanique de l’ingenieur)option energetique j’aime faire des connaissance avec toute
Un message, un commentaire ?
