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Méthodes de génération thermosolaire
Dans la production d’énergie thermosolaire, un moyen est chauffé à l’aide du soleil. Celui-ci se dilate ou passe à l'état gazeux et entraîne ainsi une turbine qui entraîne à son tour un générateur qui fournit alors l'énergie souhaitée. Une autre méthode est le moteur Stirling : il fonctionne uniquement avec de la chaleur, aucun liquide n'est impliqué et le générateur directement connecté fournit également l'énergie souhaitée.
La tour solaire
Un grand nombre de miroirs, appelés héliostats, dirigent les rayons du soleil vers un point d'une tour. Ce point est chauffé jusqu'à mille °C et le liquide évaporé entraîne ainsi un grand générateur via une turbine et fournit une grande quantité d'énergie électrique de manière centralisée. C'est l'avantage de cette technique. Un inconvénient est le grand nombre d'héliostats, qui doivent tous être contrôlés individuellement à l'aide de programmes informatiques complexes, de gigantesques ordinateurs dotés de milliers de sorties de commande. Étant donné que chaque héliostat nécessite deux moteurs, une technologie et un câblage considérables sont nécessaires. Cela pose des problèmes de maintenance importants et réduit considérablement la durée de vie du système. L'un des avantages est que l'énorme chaleur peut être stockée dans des liquides et donc dans des réservoirs isolés et peut donc être utilisée pour produire de l'énergie pendant un certain temps, même la nuit. L’ensemble du système ressemble fondamentalement à un immense miroir parabolique.
Le creux parabolique
Cette technologie est basée sur de longs creux paraboliques au foyer desquels est installée une ligne d'absorbeur. Un liquide est chauffé dans cette conduite, qui se dilate ensuite et peut être utilisé pour entraîner une turbine. Les creux paraboliques peuvent être disposées en série ou en parallèle à l'aide de tuyaux, afin d'obtenir la température optimale en toute saison. Étant donné que toutes les auges du système sont reliées entre elles par une ligne de champ solaire, un générateur central peut être exploité, comme avec la tour, qui fournit alors de grandes quantités d'énergie de manière centralisée. L'inconvénient de cette technologie est que les longs le canaux ne peuvent être réglés que sur un seul axe et ne peuvent donc pas toujours être orientés de manière optimale vers le soleil, ce qui affecte l'efficacité. Un avantage ici aussi est que la chaleur du liquide peut être stockée dans des réservoirs afin de pouvoir l'utiliser pendant un certain temps la nuit.
Le miroir parabolique rond
Cette technologie est de loin la forme la plus ancienne de conversion de l’énergie solaire en énergie électrique. C’est aussi la méthode la plus efficace. Les miroirs peuvent être déplacés dans les axes X et Y et sont toujours parfaitement alignés avec le soleil. Le contrôle d'un champ de miroir est extrêmement simple car les miroirs se déplacent principalement en parallèle sur un axe et le deuxième axe peut être actionné de manière principalement statique. Sur la première photo, vous pouvez voir un miroir de chaudière à vapeur d'Augustin Mouchot de 1878 qui entraînait un petit générateur et sur la deuxième photo, vous pouvez voir un miroir avec un moteur Stirling et un générateur qui peut également générer directement de l'énergie électrique. Ces systèmes peuvent également chauffer des liquides et les grands générateurs peuvent alors également fonctionner de manière centralisée et ces liquides pourraient également être temporairement stockés dans des réservoirs. Ces miroirs peuvent être utilisés dans des systèmes de petite, moyenne et très grande taille. Développer de grands miroirs ne pose aucun problème car ils existent déjà sous forme d’antennes paraboliques facilement reconfigurables.
Photovoltaïque
Fonction photovoltaïque (cellule solaire à couche mince)
1) La couche supérieure de silicium est parsemée d'atomes de phosphore ; il y a ici un excès d'électrons. Des électrons qui se déplacent librement.
2) La couche inférieure de silicium est parsemée d'atomes de bore ; il y a ici un manque d'électrons. Trous librement mobiles
3) Un champ électrique puissant est créé dans la couche de transition.
4) La lumière pénètre dans la couche de transition et les électrons sont excités.
5) L'énergie lumineuse crée maintenant de nouveaux porteurs de charge et une tension apparaît. Les électrons se déplacent désormais à travers les couches qui composent le panneau solaire jusqu'à la batterie.
Exigence
Cependant, un certain nombre d'appareils électroniques sont nécessaires pour rendre l'énergie électrique des panneaux solaires utilisable pour le ménage, car la tension continue de ces panneaux est faible et les panneaux ne produisent pas une puissance élevée. S'ils étaient surchargés, ils deviendraient chauds et commenceraient à brûler. L’énergie doit donc être temporairement stockée dans des batteries afin d’atteindre un certain niveau de performance. Ce stockage doit être contrôlé via un dispositif de contrôle afin que la batterie ne soit pas surchargée et ne commence pas à brûler. La tension continue de la batterie doit maintenant être convertie en une tension alternative plus élevée dans un onduleur, qui à son tour doit être surveillé afin que la batterie ne soit pas surutilisé et ne commence pas à brûler. Le problème des incendies est désormais très bien maîtrisé, mais un certain nombre de fermes de toit ont déjà brûlé, car dès qu'un des assemblages commence à brûler, il est très difficile d'arrêter l'incendie.
Le photovoltaïque n’est pas une production thermosolaire mais seulement un type de production solaire. Cela signifie que l’énergie électrique n’est pas générée par la chaleur mais uniquement par la lumière. Les panneaux solaires ne nécessitent aucune chaleur ; au contraire, le gel ne pose aucun problème pour les systèmes photovoltaïques. Cela n’endommage pas le matériau et peut avoir un effet positif sur les rendements. Car le froid peut même augmenter l’efficacité des modules. Cela est dû au silicium, le matériau à partir duquel sont fabriqués la plupart des modules photovoltaïques.
Le système photovoltaïque produit toujours de l'électricité même en cas de nuages, mais la production est alors limitée. Lorsqu'il neige, vous devez déneiger le système si la charge de neige devient trop importante. La limitation des performances due à la neige est généralement moindre que prévue.
Le plus gros problème du photovoltaïque est la structure, qui limite la durée de vie des panneaux. Immédiatement après la mise en service, les performances de la cellule solaire commencent à diminuer. La dégradation et le vieillissement entraînent une perte de performance allant jusqu'à 80 % des modules solaires après 25 à 30 ans de fonctionnement. Il s’agit d’un processus normal déclenché par le mouvement des électrons, qui décompose essentiellement le matériau. Il faut imaginer cela au niveau atomique. Les électrons sont constamment retirés du groupe atomique, ce qui, à long terme, affecte négativement l'énergie de l'atome. Un autre inconvénient majeur est que les matériaux à base de silicium, d'argent, d'indium, de cadmium, de plomb, de sélénium et d'étain, selon le type, qui sont produits selon un processus complexe, ne peuvent pas encore être séparés et réintroduits dans le processus de fabrication. Seuls les cadres et le verre peuvent actuellement être réutilisés. En raison des substances toxiques contenues dans tous les types, le reste est constitué de déchets dangereux qui doivent être laborieusement éliminés. C’est pourquoi il est extrêmement important de mener enfin des recherches sur la séparation chimique et le recyclage de ces matériaux.
La production et l'élimination de ces panneaux solaires et des accessoires nécessaires, en particulier les batteries, nécessitent beaucoup d'énergie et malheureusement, jusqu'à 90 % de cette énergie est actuellement produite à partir de combustibles fossiles. Bien entendu, cela réduit considérablement la production réelle d’énergie neutre pour le climat. Il serait donc logique de limiter l’utilisation du photovoltaïque tant que les questions de production climatiquement neutre et de recyclage des matériaux ne seront pas encore clarifiées.
Conclusion
Il faut déterminer exactement quel type de production est le plus efficace, utilise le moins de ressources, présente les durées de vie les plus longs et consomme le moins d'énergie lors de sa mise à disposition.
Parce qu'à l'heure actuelle, il s'agit clairement de fournir le plus rapidement possible une énergie neutre pour le climat, sans risques ni effets secondaires, et NON de fournir autant de ressources financières que possible à quelques personnes. Car c'est exactement ce qui nous a mis dans la situation précaire dans lequel nous nous trouvons maintenant.
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