Production d’énergie solaire photovoltaïque

La production d’énergie solaire est une alternative propre à l’électricité produite à partir de combustibles extraits. Sans pollution de l’air et de l’eau, sans pollution de l’environnement mondial et sans aucune menace pour notre santé publique.

L’énergie solaire est une ressource énorme, inépuisable et propre.

Inconnu

La production d’énergie solaire photovoltaïque est une alternative propre à l’électricité produite à partir de combustibles extraits. Sans pollution de l’air et de l’eau, sans pollution de l’environnement mondial et sans aucune menace pour notre santé publique. Seuls 18 jours ensoleillés sur Terre contiennent la même quantité d’énergie que toutes les réserves de charbon. Mais aussi de pétrole et de gaz naturel de la planète. En dehors de l’atmosphère, l’énergie solaire contient environ 1 300 watts par mètre carré. Une fois qu’elle atteint l’atmosphère, environ un tiers de cette lumière est renvoyée dans l’espace. Tandis que le reste continue à suivre la surface de la Terre.

En moyenne sur la surface de la planète, un mètre carré recueille 4,2 kilowattheures d’énergie chaque jour. Soit l’équivalent énergétique approximatif de près d’un baril de pétrole par an. Les déserts, avec un air très sec et une faible couverture nuageuse, peuvent produire plus de 6 kilowattheures par jour et par mètre carré en moyenne tout au long de l’année.

Convertir l’énergie solaire en électricité

Les panneaux photovoltaïques (PV) et la concentration en énergie solaire (CSP) des objets captant la lumière du soleil peuvent la transformer en électricité utile. Les toits à panneaux photovoltaïques rendent l’énergie solaire viable dans pratiquement toutes les régions des États-Unis. Dans des endroits ensoleillés comme Los Angeles ou le Phoenix. Un système de 5 kilowatts produit en moyenne 7 000 à 8 000 kilowattheures par an. Ce qui équivaut à peu près à la consommation d’électricité d’un ménage américain typique.

En 2015, près de 800 000 systèmes photovoltaïques ont été installés sur les toits des États-Unis. Les projets PV à grande échelle utilisent des panneaux photovoltaïques pour convertir la lumière du soleil en électricité. Ces projets ont souvent des rendements de l’ordre de centaines de mégawatts. Soit des millions de panneaux solaires installés sur une grande surface de terrain.

Comment fonctionnent les panneaux solaires

Les panneaux solaires photovoltaïques (PV) sont basés sur une technologie de pointe. Cette technologie est étonnamment simple, qui convertit directement la lumière du soleil en électricité.

En 1839, le scientifique français Edmond Becquerel a découvert que certains matériaux émettaient des étincelles d’électricité lorsqu’ils étaient frappés par la lumière du soleil. Les chercheurs ont découvert que cette propriété, appelée effet photoélectrique. Pourrait bientôt être utilisée ; la première cellule photoélectrique (PV) a été fabriquée en sélénium à la fin des années 1800. En 1950, les scientifiques des Bell Labs étudiaient cette technologie et, grâce au silicium produit dans les cellules photovoltaïques, ils ont pu convertir l’énergie de la lumière du soleil directement en électricité.

Composants des cellules PV

Les composants les plus importants d’une cellule photovoltaïque sont deux couches de matériau semi-conducteur. Généralement constituées de cristaux de silicium. Le silicium cristallisant lui-même n’est pas un très bon conducteur électrique. Il est donc intentionnellement ajouté à la cellule par un processus appelé dopage.

La couche inférieure de la cellule photovoltaïque est généralement constituée d’un bore dopé qui. En conjonction avec le silicium, crée une charge positive (p). Tandis que la couche supérieure dopée au phosphore interagit avec le silicium – une charge négative (n).

Les électrons inutiles de la couche n peuvent quitter leurs atomes, tandis que la couche p capture ces électrons. Les rayons lumineux « éliminent » les électrons des atomes de la couche n, après quoi ils s’envolent vers la couche p pour occuper les espaces vides. De cette façon, les électrons circulent en cercle, quittant la couche p, passant à travers la charge et revenant à la couche n.

Chaque cellule génère très peu de puissance (plusieurs watts), c’est pourquoi elles sont regroupées sous forme de modules ou de panneaux. Les panneaux sont ensuite utilisés soit comme unités individuelles, soit regroupés en réseaux plus importants.

Passer à un système électrique avec beaucoup d’énergie solaire offre de nombreux avantages.

Le coût des panneaux solaires diminue rapidement (en 1970, 1 kWh d’électricité produite avec leur aide coûtait 60 dollars, en 1980, 1 dollar, aujourd’hui, 20 à 30 cents). En conséquence, la demande de cellules solaires augmente de 25 % par an. Et le volume annuel des batteries vendues dépasse (en capacité) 40 mW. L’efficacité des cellules solaires, qui atteignait 18 % au milieu des années 70 dans des conditions de laboratoire. Est aujourd’hui de 28,5 % pour les cellules en silicium cristallin et de 35 % pour les plaquettes à deux couches en arséniure de gallium et en anti-mode de gallium.

Des cellules prometteuses faites de matériaux semi-conducteurs en couche mince (1 à 2 m d’épaisseur) ont été développées. Bien que leur efficacité soit faible (pas plus de 16 %), leur coût est très faible. Pas plus de 10 % du coût des cellules solaires modernes). Dans un avenir proche, les scientifiques estiment que le coût d’un kWh sera de 10 cents. Ce qui placera l’énergie solaire au premier rang de l’indépendance énergétique dans de nombreux pays.

Perovskit va « dévaloriser » l’énergie solaire

En 2013, la nouvelle s’est répandue sur le réseau : le minéral Perovskit va révolutionner l’énergie solaire. L’utilisation de la pérovskite au lieu du silicium réduira le coût de la production d’électricité à l’aide de cellules solaires. La perovskit (titanate de calcium) a été découverte au début du XIXe siècle dans les montagnes de l’Oural, en hommage à L.A. Perovsky (un célèbre amateur de minéraux). En tant que composant de la cellule photoélectrique, il a commencé à être utilisé en 2009.

Les batteries sont recouvertes d’une cellule photoélectrique innovante et peu coûteuse dont le principal avantage est qu’elle peut convertir en énergie une plus grande partie de la lumière du soleil. Les pérovskites sont une structure cristalline qui leur permet d’absorber la lumière du soleil avec une efficacité maximale. Selon des estimations préliminaires, l’utilisation de batteries à base de pérovskite peut réduire le coût d’un kilowatt d’énergie d’un facteur de sept.

« Le principal avantage des nouvelles cellules photovoltaïques n’est pas tant l’efficacité, mais le fait que le matériau est sacrément bon marché. Les batteries à base de pérovskite, qui n’utilisent pas de silicium, peuvent rendre l’énergie solaire vraiment massive.

L’énergie solaire pour les centres de données

10 % de toute l’électricité produite dans le monde est consommée par des fermes de serveurs. Avec l’introduction de réseaux à haut rendement énergétique et de sources d’énergie renouvelables dans tous les secteurs, les centres de données n’ont pas été laissés pour compte. L’impact négatif des fermes de serveurs sur l’environnement est depuis longtemps sur les lèvres des écologistes. C’est pourquoi les propriétaires de centres de données s’efforcent de réduire l’impact négatif de leurs centres de données en recourant à des technologies avancées d’économie d’énergie et de production d’énergie « verte », y compris des systèmes de production locale gratuits basés sur des sources d’énergie renouvelables.

La solution est une centrale solaire près d’une ferme de serveurs, dans les pays où les conditions climatiques le permettent. Il est idéal pour les fermes de serveurs qui sont déployées dans les régions tropicales ou subtropicales. Après tout, l’utilisation de panneaux solaires sur le toit du centre de données, en plus de fournir une « énergie verte », contribuera également à réduire la charge thermique du bâtiment, car l’ombre qu’ils créent minimise la quantité de chaleur absorbée par le toit. La centrale solaire réduira l’impact négatif global du centre de données sur l’environnement et améliorera la fiabilité des centres de données situés dans des régions où il y a des interruptions du réseau central.

Switch, en collaboration avec Nevada Power, a commencé la construction d’une station de commutation de 100 MW près de Las Vegas. Dans les médias américains, la société Switch est appelée « troublemakers » sur le marché des centres de données commerciaux, c’est l’un des plus grands acteurs du secteur.

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