Nicolas, le roi (du) soleil

« L'Institut national de l'énergie solaire est un remarquable succès. L'État est derrière vous. Et nous sommes d'accord pour lancer un Ines 2 » a déclaré M. Nicolas Sarkozy à l'occasion de son discours sur le développement des énergies renouvelables, lors d'un récent dé...

Construire dans le désert africain une centrale solaire de plusieurs milliers de kilomètres carrés  pour produire environ 15 % des besoins énergétiques européens est un projet ambitieux. Il existe et porte le nom de Desertec : « Desertec ...

Les énergies de remplacement sont à la une. Voici quelques idées pour alimenter des circuits sur l’énergie solaire. Vous verrez qu’au départ d’un modeste investissement et d’un petit peu de soleil, il y a des choses à faire. Et une fois que ça marche, ça ne coûte plus un centime.

Ce petit projet dans le domaine de l’approvisionnement en énergie régénérative assure la recharge journalière de portables ou de PDA par un module solaire. Le stockage intermédiaire de l’énergie solaire est assuré par un élément lithium-ion. Le chargeur solaire surveille la tension de l’accumulateur et protège la pile de la surcharge et d’une décharge profonde. On ne peut pas prétendre que la recharge solaire d’appareils portables soit une idée neuve.

Les petites installations solaires permettent de remédier à l’absence d’alimentation secteur. Une installation autonome de ce genre est facile à réaliser au moyen d’un kit ou en choisissant soi-même ses composants. Nous abordons aussi le B.A.-BA du dimensionnement.Tout comme l’énergie éolienne et l’énergie hydraulique, l’énergie solaire fait partie des « énergies renouvelables » dont l’emploi ne cause pas d’émission de CO2 ni de déchets nucléaires. La photovoltaïque apporte sa modeste contribution au combat contre le changement climatique qui fait l’objet d’âpres débats. Les cellules solaires convertissent en effet directement l’énergie solaire en courant électrique (leur contribution en Allemagne était de l’ordre de 0,2% de la consommation totale en 2005 [1]). L’énergie électrique résultant de la conversion ne constitue en fait qu’une fraction relativement modeste de l’énergie rayonnée (celle-ci peut atteindre jusqu’à 1 000 W/m2 sous nos latitudes). Le rendement des cellules au silicium polycristallin, qui sont les plus usitées, est de l’ordre de 14 à 17%. Un module de grande taille de modèle courant basé sur ce type de cellules « amortit » en un ou deux ans le CO2 engendré par sa fabrication.

Des régulateurs de charge et des redresseurs complexes font de leur mieux pour tirer des modules solaires la dernière goutte d’énergie. Contrairement à l’avis général, il est extrêmement facile de connecter une batterie à un module.Sous nos latitudes, nous pouvons, s’il fait beau, être submergés par jusqu’à 1 000 W/m2 d’énergie solaire. Dommage alors de ne pas mettre à contribution cette source d’énergie non-polluante. Les cellules solaires font directement du courant électrique à partir de la lumière solaire, les cellules au silicium cristallin étant les plus répandues. La production et l’affinage du silicium solaire à partir de la silice (quartz sableux) requiert énormément d’énergie, ce qui la rend coûteuse. Et pourtant, l’idée largement répandue qu’un module solaire (les fragiles cellules sont ici implantées et interconnectées) ne restituera jamais l’énergie qu’a coûté sa fabrication, est fausse. La durée d’amortissement énergétique d’un module de bonne taille vendu dans le commerce et disposant d’une puissance de 100 à 200 W atteint, en fonction du modèle (avec ou sans cadre en aluminium), de 2 à 3 ans.

Lorsque revient l'été, elles refleurissent partout: les bornes de jardin alimentées à l'énergie solaire. Le jour, elles recueillent l'énergie solaire qui les frappe, le soir, elles la restituent pour éclairer Dieu sait quoi. Rien ne vous empêche bien sûr de consommer différemment cette énergie, pour écouter la radio ou faire tourner un autre appareil. Ce montage peut vous y aider.Le soleil ne nous est jamais chiche de ses rayons, mais ils nous parviennent en meilleure forme l'été. Nous constatons alors par ses effets quelle quantité d'énergie nous délivre ce grand astre. Certaines peaux plus sensibles que d'autres en font même les frais, cuisants. Les sujets qui s'exposent sans précaution sur la plage ou ailleurs s'aperçoivent un peu tard qu'ils ont reçu trop d'énergie. Il est possible de se prémunir contre ces excès, en se couvrant d'huiles ou de crèmes.Le soleil a d'autres rôles plus conséquents. Il est l'une des sources les plus importantes des vents et des courants marins, par exemple et les quantités d'énergie en jeu sont phénoménales.Il n'est pas question ici de vous donner des recettes pour ne pas rôtir (juste un hâle de luxe, pour céder à la mode), ni de vous précipiter dans les courants marins, si variables, mais de nous intéresser d'un peu plus près à cette énergie que nous recevons si généreusement pour en récupérer un peu.

Lorsque le soleil brille et que reviennent les beaux jours, les accumulateurs de forte capacité des installations de modules solaires risquent l’insolation. Il est donc tout indiqué de prévoir un circuit en parallèle sur l’accumulateur pour enclencher une dérivation à grande puissance au-delà de 14,4 V (combattre le mal par le mal en dissipant l’énergie solaire en chaleur…) ou un ventilateur de refroidissement commandé par un FET de puissance. Cette dernière solution tend malheureusement à osciller : la mise en circuit du robuste moteur d’un ventilateur 12 V fait plonger la tension sous 14,4 V… et le ventilateur s’arrête !

La fabrique solaire inaugurée à la fin de l’an dernier à Gelsenkirchen signale le début d’une nouvelle ère de production de cellules solaires au silicium polycristallin : plus de 1 000 unités par heure et par chaîne. Il devrait s’ensuivre une réduction des coûts de l’énergie solaire de 10 à 15 %.Il faut de bonnes raisons pour construire une fabrique solaire, en particulier quand on est une multi dans le domaine des énergies non renouvelables. L’engagement du groupe Royal Dutch/Shell est le signe avant-coureur des développements commerciaux intéressants qui auront lieu dans ce domaine au cours du siècle. Les débuts de Shell dans la fabrication de cellules solaires remontent aux années 80 : au Japon, avec l’entreprise commune fondée par Showa Shell et Siemens Solar et aux Pays-Bas avec Shell Solar Energy B.V. à Helmond, éloignée d’à peine plus d’une heure de voiture de Gelsenkirchen.

Une installation solaire de faible puissance se compose de trois parties au moins : le panneau solaire, un accumulateur de stockage (batterie) et un régulateur destiné à limiter la tension en fin de charge et à fournir une protection contre le reflux.Si vous pensez qu’Elektor a ignoré les développements dans le domaine de l’énergie solaire au cours des 10 dernières années, détrompez-vous !Une installation à l’énergie solaire autonome emmagasine l’énergie dans un accumulateur au plomb pour fournir du courant en l’absence de rayonnement solaire, par mauvais temps comme de nuit. Il faut prévoir une protection contre le reflux pour empêcher l’accumulateur de se décharger par le panneau solaire lorsque la tension aux bornes de celui-ci est plus faible. Cette « vanne pour courant solaire » peut être constituée tout simplement d’une diode. On fait normalement appel à une diode à barrière de Schottky à faible tension de seuil pour diminuer le plus possible les pertes.