TPE

Sujet : Les panneaux solaires photovoltaïques

Problématique : l’énergie solaire photovoltaïque est-elle une bonne solution pour alimenter toute la planète en énergie ?

Plan
Introduction
I/Principe de fonctionnement
II/Etude maquette «maison photovoltaïque »
III/puissance, cout et rendement
IV/Avantages et inconvénients
Conclusion

INTRODUCTION

Un panneau solairephotovoltaïque est un dispositif permettant de convertir l’énergie solaire (la lumière) en courant continu (l’électricité).
Ce moyen d’obtenir de l’énergie est encore récent car c’est en 1836 que le chercheur français Antoine Becquerel trouve le moyen de convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique et c’est un siècle plus tard que le panneau solaire est inventé.
Malgré larecherche permanente de nouvelles énergies renouvelables pour notre planète et le fait qu’il arrive sur Terre 15000 fois plus d’énergie que ce dont nous avons besoin l’énergie solaire reste peu utilisée.

Au cours de ce TPE nous allons apporter des éléments sur ce sujet afin de répondre à la problématique suivante :
L’énergie solaire est-elle une solution fiable pour alimenter toute laplanète en énergie ?

I/PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

1/Fonctionnement d’une cellule photovoltaïque

Les cellules photovoltaïques sont constituées de cristaux de silicium répartis en deux couche N et P.

Dans la couche N des atomes de phosphore possédant un électron de plus que le silicium sont mélangés à ces derniers, ainsi N est excédentaire en électron.
Dans la coupe P des atomes debore possédant un électron de moins que le silicium sont mélangés à ces derniers, ainsi P est déficitaire en électron.
Lorsque N et P sont en contact les électrons en excès dans N diffusent dans P.
N devient chargé positivement et P négativement, un équilibre se crée et il en résulte un champ électrique.
Lorsque la lumière tape contre la cellule elle va pénétrer dans les cristaux etarracher un électron aux atomes de silicium qui va être entrainé par le champ électrique vers le circuit électrique auquel est reliée la cellule.

2/Fonctionnement domestique

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Le panneau solaire convertit l’énergie lumineuse pour fournir directement une énergie électrique de courant continu.
L’onduleur (convertisseur) transforme cette énergie en énergie alternative (on passe doncd’une tension de généralement 12, 24 voir 48 volts continus délivrés par le panneau à une tension de 230 volts alternatifs) afin de pouvoir injecter cette énergie sur le réseau publique d’EDF.
Dans la plupart des cas l’on revend l’énergie produite a EDF des compteurs de production et de consommation sont donc placés pour pouvoir soustraire la consommation de la production en électricité.Enfin certaine personne préfèrent conserver leur énergie produite et reste donc autonomes au niveau de l’électricité ; il faut donc dans ce cas installer un condensateur qui va stocker l’électricité mais cette solution est très couteuse et n’est donc pas conseiller.

II/ETUDE MAQUETTE

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1/Schéma électrique

Voici le schéma électrique de notre maquette :
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Notre maquette est doncconstitué de :
1. Une cellule photovoltaïque. Elle permet de capter l’énergie solaire
2. Un condensateur. Il permet de stocker l’énergie électrique fournie par la cellule photovoltaïque
3. Une diode. Elle permet de laisser passer le courant fourni par la cellule photovoltaïque dans tous les cas et d’empêcher le condensateur de fournir son courant stocké dans certain cas
4.Une résistance. Elle permet de limiter le passage du courant afin d’éviter que les appareils ne brûlent
5. Une DEL (diode électroluminescente). Elle fait ici office de lampe et plus généralement représente les appareils électroménagers qu’on l’on a chez nous
6. Un interrupteur inverseur. Il sert à faire passer le circuit d’un état à l’autre

2/deux modes de fonctionnement…