le blog de l’energie solaire

photo credit: Pierre Numérique Les deux plus grands parcs photovoltaïques (PV) au monde doivent voir le jour d’ici fin 2009 en Allemagne dans le Land de . Solar-Tech AG, fabricant allemand de panneaux PV, ambitionne en effet d’installer à l’emplacement d’un ancien terrain de manoeuvre militaire (au sud du Land) et d’un ancien aérodrome militaire (à l’ouest du Land) respectivement 50 MW et 80 MW. Le permis de construire vient d’être obtenu pour le premier projet, dont les investissements s’élèvent à 160 millions d’euros. Le deuxième projet devrait permettre de couvrir les besoins en électricité de 15.000 foyers. Solar-Tech a annoncé vouloir n’utiliser que des panneaux solaires à concentration qu’il a lui même développés et produits en Chine.

Le gouvernement du Land accueille très favorablement les projets du nouvel investisseur qui “s’intègrent parfaitement dans notre stratégie visant à faire du Brandebourg un lieu central des énergies renouvelables”, selon Alexander Gallrein, porte-parole de l’Agence de l’énergie du Land (ZAB). De nombreux terrains inutilisés font actuellement l’objet de convoitise de la part d’industriels du secteur PV, en particulier dans le nord et le nord-est du Land, à proximité de la ville de Francfort-sur-l’Oder, où sont déjà implantées 3 entreprises de fabrication de module PV. Communes et ZAB sont actuellement en négociations avec un certain nombre d’autres investisseurs.

Le Ministère de l’environnement du Land se réjouit de la reconversion d’immenses surfaces militaires en sites de production d’électricité photovoltaïque. Le Professeur Klaus Vajen, Directeur du département des techniques solaires à l’Université de Kassel, y voit aussi une stratégie fondamentalement positive, non seulement parce qu’elle permet de valoriser des surfaces inutilisées, mais aussi parce qu’elle est rentable du point de vue énergétique : “l’ensoleillement dans le sud de l’Espagne n’est que moitié plus élevé” que dans le Brandebourg, où l’exploitation de parcs se justifie donc également.

Le plus grand parc allemand actuel totalise une capacité de 12 MW (près de Wurzbourg) et un parc de 40 MW est en construction à proximité de la ville de Leipzig

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photo credit: stanley Un groupe de chercheurs de l’Université d’Algarve (UALg) du Centre d’Electronique, Optoélectronique et des Télécommunications (CEOT) participe à un projet international qui vise à améliorer l’efficacité des panneaux solaires. Une découverte sur le plan fondamental de la physique pourrait conduire à des applications dans le rendement de cette énergie. “Si l’hypothèse avancée par notre équipe se vérifie en pratique, nous pourrons améliorer la rentabilité de la production d’énergie électrique de plus de 40%” explique Peter Stallinga.

Les panneaux solaires doivent aussi bien fonctionner dans le spectre visible que le spectre invisible. Pour les photons à haute énergie de la lumière invisible (UV), une partie substantielle de l’énergie du photon est perdue durant la conversion et transformée en chaleur. C’est en étudiant le potentiel des nanocristaux pour activer un élément chimique (l’erbium) que les chercheurs ont découvert par hasard que celui-ci sépare les photons de haute énergie en deux photons de plus faible énergie. Ces photons de plus faible énergie sont convertis à moindre perte par les panneaux solaires. A partir de cette découverte, plusieurs problèmes technologiques ont besoin d’être résolus pour voir cette propriété incluse un jour dans les panneaux solaires et de nouvelles cellules doivent être conçues et imaginées afin de prendre en compte ce type d’énergie.

Le Portugal bénéficie de conditions favorables à l’utilisation de l’énergie solaire. La région sud du pays reçoit en moyenne 1.800 KWh par an et par mètre carré quand par exemple, en Allemagne et en Angleterre, la valeur moyenne supérieure ne dépasse pas 700 KWh. Pour fournir l’énergie électrique annuelle d’un pays comme le Portugal, il faudrait installer un réseau de panneaux solaires couvrant une surface de 35 par 35 kilomètres. Un gain de 40% dans l’efficacité des panneaux solaires aurait donc un impact direct sur la société.

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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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« Si l’homme a marché sur la lune il y a un peu plus de 30 ans, On devrait pouvoir installer des panneaux solaires à Paris… »

photo credit: danorbit . 丹尼尔
C’est le point de vue de Guillaume de Monfreid, architecte et dessinateur, qui était invité le 18 février au Café Energie organisé par l’EDIF (association Energies Durables en Ile de France) et le CAUE (Conseil d’Architecture, d’Urbanisme et d’Environnement) de Paris.

Et il est bien révélateur des nombreux freins à l’intégration de cette nouvelle source d’énergie dans les centres urbains de France. Le premier : La législation sur les monuments historiques qui stipule qu’un immeuble classé ne peut être modifié, même en partie, sans l’accord préalable du ministère de la Culture (DRAC). De surcroît, toute modification effectuée dans le champ de visibilité d’un bâtiment classé (soit à moins de 500m), doit obtenir l’accord de l’architecte des bâtiments de France.

Autrement dit, si vous souhaitez poser des panneaux solaires sur le toit de votre copropriété parisienne, ne rêvez pas trop. Vous vous heurterez à de fortes contraintes techniques et architecturales. Techniquement, il faut avoir un toit dégagé, bien exposé au sud. Il y en a. Côté architecture, c’est une autre paire de manches. Vous êtes à moins de 500 m d’un monument historique ou d’un immeuble classé ? C’est l’architecte des bâtiments de France qui décide et la plupart sont frileux sur ces questions, convaincus que le panneau solaire ne peut que nuire à l’harmonie esthétique. « Mais beaucoup de toits de Paris sont gris/bleu et les panneaux solaires bleu/gris pourraient très bien se fondre avec les autres toitures », objecterez-vous. L’argument risque fort d’être rejeté « Vous comprenez, ce ne sont pas les mêmes matériaux… » .La solution viendra peut-être de la technologie. Le silicium amorphe permet d’intégrer les propriétés des modules solaires à n’importe quel substrat (du zinc, par exemple) et on peut espérer bientôt rendre un toit ou une façade « solaire », avec juste un ravalement spécial.

En attendant, ne vous découragez pas. Dans le cadre d’une rénovation ou d’un immeuble neuf, le panneau solaire est possible. Le CAUE (Conseil d’Architecture, d’Urbanisme et d’Environnement) de Paris a même prévu d’éditer prochainement (avec l’ADEME, la Direction de la Ville de Paris et la Commission du vieux Paris) « une fiche pédagogique » qui offrira des « pistes de réflexion » (mais pas de conseils pratiques) sur les installations solaires.

Notre maire Bertrand Delanoë, lui, est bien décidé à faire de Paris « une capitale mondiale de l’énergie solaire ». C’est inscrit dans l’un des 6 défis prioritaires de son programme. Objectifs : installer 3300m2 de panneaux photovoltaïques sur les toits de la halle Pajol pour en faire la plus grande unité de production photovoltaïque au cœur d’une ville en France. L’Office HLM de Paris devrait installer aussi 10000m2 de panneaux, sur les immeubles qu’il gère et les nouvelles constructions relevant de la municipalité devraient être systématiquement équipées de capteurs solaires. Enfin la Ville engagera, en partenariat avec les copropriétés volontaires, un vaste plan d’installation de panneaux photovoltaïques là où c’est techniquement possible. Au total, ces actions devraient permettre l’installation de 200000m2 de panneaux solaires d’ici 2014.

Ouf. On n’est pas si coincés dans notre Ville musée. On espère seulement que les architectes des bâtiments de France ne recaleront pas trop de projets.

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