le blog de l’energie solaire

photo credit: coincoyote Une nouvelle approche pour la conception de cellules photovoltaïques à bas prix de type cellules Grätzel vient d’être proposée par une équipe de chercheurs de l’Univesity of Washington. L’équipe dirigée par le professeur Guozhong Cao a présenté récemment ses résultats au meeting international de l’American Chemical Society à la Nouvelle Orléans.

Contrairement aux cellules solaires traditionnelles à base de Silicium, les cellules de Graetzel (inventées en 1991 par le Suisse Michael Graetzel) différencient les fonctions d’absorption de la lumière et de séparation des charges électriques. Un sensibilisateur (colorant organique) est greffé à la surface d’un oxyde semiconducteur sous la forme d’une couche monomoléculaire. Sous illumination, le colorant absorbe les photons incidents et gagne suffisemment d’énergie pour pouvoir injecter un électron dans la bande de conduction de l’oxyde semiconducteur, en général des particules de dioxyde de titane (TiO2). Ces cellules sont très prometteuses car les matériaux qu’elles utilisent et leur fabrication est très économique. Bien que leur efficacité reste inférieure aux cellules à base de silicium, de sulfure de cadmium ou de tellurure de cadmium, le rapport prix/performance est très compétitif. Les laboratoires actuels arrivent à des rendements de 11% environ avec ce type de cellules, ce qui représente environ la moitié de ce qui peut être obtenu avec les cellules à base de silicium (voir le rapport “Recherche et Industrie photovoltaïque aux Etats-Unis”, 01/06/2006, [1]).

Au lieu d’utiliser les particules de TiO2, l’équipe de Guozhong a fabriqué des nanosphères d’oxyde de zinc (ZnO) de 15nm de diamètre qui sont ensuite agglomérées en nanoparticules de 300 nm de diamètre. Ces grandes sphères diffusent les rayons incidents et à la suite de multiples réflexions, les rayons parcourent une distance bien plus importante que dans les cellules classiques. De plus, la structure interne complexe des agglomérats se traduit par une surface spécifique très importante d’environ 100 m2 par gramme de matériau, laquelle est recouverte du matériau photosensible qui absorbe le rayonnement incident. En utilisant ce type de matériau constitué d’agglomérats de nanosphères, les chercheurs ont obtenu un rendement de 6.2% contre 2.4% pour les structures à base de simples billes de ZnO. Même si les performances obtenues sont moins bonnes qu’avec les cellules utilisant le TiO2, les résultats obtenus permettent de prouver la validité du concept avec un matériau simple d’utilisation comme le ZnO. L’objectif de l’équipe est maintenant de transférer cette approche au TiO2. Les performances maximales atteintes pour les cellules de Graetzel en TiO2 sont proches de 11%, soit déjà deux fois plus que les cellules organiques à polymère, et d’après Guozhong le concept développé permettra de dépasser significativement ce seuil. Ces cellules offrent, par leur simplicité de fabrication, l’espoir d’une réduction significative du coût de l’électricité solaire.

Cette recherche est soutenue par la National Science Foundation, le Department of Energy, le Washington Technology Center et l’Air Force Office for Scientific research.

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Une cellule photovoltaïque (ou photopile) est un dispositif qui transforme l’énergie lumineuse en courant électrique.

La première photopile a été développée aux États-Unis en 1954 par les chercheurs des laboratoires Bell, qui ont découvert que la photosensibilité du silicium pouvait être augmentée en ajoutant des “impuretés”. C’est une technique appelée le “dopage” qui est utilisée pour tous les semi-conducteurs. Mais en dépit de l’intérêt des scientifiques au cours des années, ce n’est que lors de la course vers l’espace que les cellules ont quitté les laboratoires. - En effet, les photopiles représentent la solution idéale pour satisfaire les besoins en électricité à bord des satellites, ainsi que dans tout site isolé. Mais aussi pour produire un courant électrique sans pollution pour alimenter les réseaux de distribution.

Les cellules monocristallines
sont les photopiles de la première génération, elles sont élaborées à partir d’un bloc de silicium cristallisé en un seul cristal. Les cellules sont rondes ou presque carrées et, vues de près, elles ont une couleur uniforme.
Elles ont un rendement de 12 à 16%, mais la méthode de production est laborieuse.

Les cellules polycristallines sont élaborées à partir d’un bloc de silicium cristallisé en forme de cristaux multiples. Vues de près, on peut voir les orientations différentes des cristaux (tonalités différentes).
Elles ont un un rendement de 11 à 16%, mais leur coût de production est moins élevé que les cellules mono-cristallines.

Les modules photovoltaïques amorphes
ont un coût de production bien plus bas, mais malheureusement leur rendement n’est que 6 à 10% actuellement. Cette technologie permet d’utiliser des couches très minces de silicium qui sont appliquées sur du verre, du plastique souple ou du métal, par un procédé de vaporisation sous vide.

Les cellules monocristallines et polycristallines sont les plus répandues et étant fragiles, elles sont placées entre deux plaques de verre afin de former un module qui est relativement lourd. Le matériau de base est le silicium qui est très abondant, cependant la qualité nécessaire pour réaliser les cellules doit être d’une très grande pureté et son coût intervient de façon important dans le coût total. La pénurie actuelle (2006) de silicium de qualité, a créé une tension sur le marché et une augmentation du prix des cellules.
Les produits à film mince utilisent peu de matière première. Ils servent pour des applications électriques de faible puissance, comme des montres, des calculatrices, etc. Mais aussi plus récemment, comme revêtement des matériaux de toiture, comme des tuiles et des membranes étanches.

Les applications de générateurs photovoltaïques

- Alimentations électriques faibles telles que les calculettes ou les chargeurs de piles. Des modules PV fournissent du courant continu pour n’importe quel appareil alimenté par des piles.

- Installations autonomes comme les balises en mer, les lampadaires urbains ou les maisons en sites isolés, elles nécessitent le plus souvent un stockage de l’électricité à l’aide d’accumulateurs. S’il faut du courant alternatif, il faut ajouter et un onduleur.

- Installations ou centrales photovoltaïques connectées au réseau.
Un générateur photovoltaïque connecté au réseau n’a pas besoin de stockage d’énergie et élimine donc le maillon le plus problématique (et le plus cher) d’une installation autonome. C’est en fait le réseau dans son ensemble qui sert de réservoir d’énergie.

Après 4 mois de concertation qui ont associés acteurs institutionnels, représentants de la société civile et les citoyens, le Grenelle environnement a rendu ses conclusions le 25 octobre 2007. Le président de la République, qui doit arbitrer les différentes propositions, s’est exprimé le jour même.

Nicolas Sarkozy a notamment annoncé qu’un « grand plan national » d’investissement durable sera lancé sur 4 ans pour développer l’énergie, les « moteurs du futur », la biodiversité et la santé environnementale. Par ailleurs, la future loi transposant la directive européenne sur les OGM intégrera les principes de transparence, tandis que la culture commerciale des OGM sera suspendue. En matière de transports, 2 000 Km de lignes nouvelles TGV seront construites d’ici 2012, les voies ferroviaires ainsi dégagées seront affectées au fret, et les voies fluviales seront favorisées. Concernant l’habitat, dès avant 2012, les bâtiments neufs devront répondre aux normes dites de « basse consommation » et le nombre de bâtiments anciens rénovés sera doublé. Enfin, le Conseil économique et social sera réformé pour intégrer les partenaires environnementaux aux côtés des partenaires sociaux. Le code des marchés publics sera également revu afin de rendre obligatoires les clauses environnementales.

A cette occasion, le président de la Commission européenne a rappelé que la Commission présentera un paquet de mesures sur l’énergie et le climat en janvier 2008, et qu’elle proposera à l’ensemble des pays signataires du Protocole de Kyoto, lors de la conférence de Bali du 3 au 14 décembre prochain, de s’engager à réduire de 30 % leurs émissions de gaz à effet de serre à partir de 2012.

Le Grenelle de l’environnement a accouché de 4 programmes comportant des sous programmes :

• Lutter contre les changements climatiques
• Santé et environnement, économie de fonctionnalité, économie circulaire, déchets
• Instaurer une démocratie écologique
• Préserver la biodiversité et les ressources naturelles, pratiques agricoles, OGM.

Les personnes intéressées par l’énergie solaire se concentreront essentiellement sur 2 sous parties du programme 1 “Préserver la biodiversité et les ressources naturelles, pratiques agricoles, OGM” qui sont les points suivants :

1. Moderniser le bâtiment et la ville
2. Efficacité énergie et carbone

dont nous allons donner les principales conclusions ci dessous :

1/ Moderniser le bâtiment et la ville

- Programme de rupture dans le neuf :

• Tous les bâtiments et équipements publics devront être construits dès maintenant (2010) en basse consommation (50 KWh/m²) ou seront à énergie passive ou positive. Les énergies renouvelables les plus performantes seront systématiquement intégrées. Pour les bâtiments à énergie positive, les collectivités territoriales auront la possibilité de vendre l’électricité sur le réseau.
• Nouvelles constructions de logements privés : Pour les logements, conformément aux propositions du groupe I, le plan d’action s’articule autour de 3 dates : - 2010 : passage anticipé à la réglementation THPE, avec un objectif d’un tiers des constructions en basse consommation ou à énergie passive ou positive. - 2012 (au lieu de 2015 dans la proposition du groupe) : généralisation des logements neufs à basse consommation (50 KWh/m²). - 2020 : objectif de généralisation des logements neufs à énergie passive ou positive.
• Nouvelles constructions dans le secteur tertiaire (bureaux,…) : mêmes objectifs et mêmes échéances que les bâtiments publics.

- Lancement d’un chantier sans précédent de rénovation thermique des bâtiments existants

• Bâtiments publics Bilan carbone / énergie dans tous les bâtiments publics. Rénovation thermique combinée à des travaux d’accès partout aux handicapés, avec un objectif de performance 2015 adapté à la nature des bâtiments et éventuellement à la taille des collectivités (les grandes villes et les régions s’engagent sur des objectifs renforcés). L’Etat s’engage à effectuer la rénovation de ses bâtiments dans les 5 ans. · Lancement d’un comité opérationnel « bâtiments publics existants » : AMF, ARF, AdCF, AMGVF, Capeb, ONG, FFB, Etat, Banques, CDC, Dexia qui rend ses conclusions le 15 décembre .
• Parc HLM et bâtiments ANRU Conventions à négocier avec les opérateurs du parc HLM en vue d’une mise aux normes accélérée de l’intégralité du parc, en commençant par les 800 000 logements les plus dégradés. Négociation sur les délais de réalisation et l’accès à des financements bonifiés à long terme. Programme ANRU (40 Mds€) réalisé en appliquant par anticipation les normes futures (80 ou 50 KWh/m2), principe d’un financement bonifié.
• Bâtiments privés Mise en place de mécanismes incitatifs puissants (propositions du groupe I) :
  • - rénovation du crédit d’impôt « développement durable », déductibilité fiscale étendue ;
  • - mise en place de « prêts CO2 » à taux réduit sur le modèle allemand CO2 KfW
  • - développement avec le secteur bancaire et les entreprises prestataires de financements innovants permettant de préfinancer les investissements en gageant les économies futures : contrats de performance énergétique, services d’efficacité énergétique,
  • - certificats d’économie d’énergie, « projets domestiques ».

  Logement privé et tertiaire : diagnostic de performance énergétique (amélioré), à chaque cession, et mise à l’étude d’une obligation de rénovation (objectif : B ou C), distinguant propriétaires occupants et locataires. Comité opérationnel sous la présidence de M. Pelletier. · Lutte contre la précarité énergétique ; effort particulier sur la classe G du diagnostic de performance énergétique d’ici 2012. d. Mobilisation de la profession : lancement d’un grand plan de formation professionnelle, adapté aux besoins spécifiques de la rénovation thermique. Création de la spécialité de rénovateur thermique.

2/ Efficacité énergie et carbone

- Programme en faveur des énergies renouvelables :

• Lancement d’un programme de développement des différentes filières du bouquet énergétique (hydraulique, éolien, biomasse, géothermie, photovoltaïque, solaire) pour augmenter de 20 millions de tonnes équivalent pétrole la production de l’énergie renouvelable d’ici 2020 :
  - [Renforcement dans une agence nationale du dispositif de développement des énergies renouvelables]
  - Plan de mobilisation de la biomasse et de la chaleur renouvelable (création d’un fonds pour la chaleur renouvelable).
  - Plan national « bâtiments soleil » (intégration du solaire au bâti).
  - Revue générale des différentes filières (éolien, hydroélectricité, biocarburants) : dispositif de soutien, bilan écologique, etc. et proposition d’un plan de promotion des filières renouvelables d’excellence écologique.
  - Dans les DOM COM, plan spécifique avec un objectif de [50 %] d’énergies renouvelables dans la consommation finale d’énergie d’ici 2020 Programmes sectoriels de développement de l’autonomie énergétique des installations.
  - Exploitations agricoles (valorisation du potentiel de production énergétique de chaque exploitant) : [30 % des exploitations autonomes énergétiquement] en 2013
  - Grande distribution (développement du solaire). Augmentation de la recherche sur les nouvelles technologies de l’énergie, consacrée notamment aux énergies renouvelables et au stockage de l’électricité au niveau de celle dévolue au nucléaire civil.

Voila ici exposées les différentes conclusions du grenelle de l’environnement qui s’est tenu durant 4 mois suite à la dernière élection présidentielle. Au dela des bonnes intentions, il reste à voir ce qui sera effectivement mis en place en France. N’oublions pas néanmoins que l’action Française se situe par ailleurs dans le cadre d’un programme européen de réduction de la consommation d’énergie et de développement de l’utilisation des énergies renouvellables. Certaines personnes ont d’ores et déjà commencé à dire que cela n’était que de bonnes paroles et que ce Grenelle de l’environnement n’était en réalité qu’une manoeuvre politique de la Droite et du Gouvernement. Je n’en crois pas un mot, je pense sincèrement que le gouvernement a compris l’urgence de la situation et l’obligation de réduire l’indépendance énergétique de la France vis à vis de pays lui fournissant et son gaz et son pétrole. Par ailleurs, les hommes politiques ont également de mon point de vue compris l’importance d’acquérir pour le futur une consommation énergétique responsable de la part des français, qu’ils soient des particuliers ou des entreprises, et je pense que ce Grenelle préfigure de profonds changement et aménagement de la politique énergétique de la France pour le futur.

Et vous qu’en pensez vous ? je serais intéressé pour en débattre, je vous laisse le soin de commenter cet article et les conclusions du Grenelle de l’environnement.

SR

• mis à jour le 12 novembre 2007 : un article Grenelle: ce que ça va changer pour votre vie quotidienne trouvé sur 20 minutes.fr

J’essaye depuis le début de ce blog de ne pas trop reprendre d’articles venant de l’extérieur, d’autres sites ou blogs, mais je dois m’incliner cette fois ci. L’article mis en ligne par http://www.diagnostic-expertise.com  est très bien écrit et je me propose donc de vous renvoyer à la lecture de celui ci.

Il met en avant les différentes mesures gouvernementales pour tirer partie des énergies nouvelles, plus des chiffres relatifs aux gains d’énergie  par type d’installation….

le lien vers l’article :  Le développement durable dans l’immobilier : quand écologie rime avec économie

Bonne lecture et n’hésitez pas à donner votre avis ou nous faire part de votre éxpérience dans les commentaires

SR