Pr

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École polytechnique universitaire de Lille
LANCRY Ophélie POL Mathieu
Janvier 2006
LE CYCLE DE VIE DES SYSTEMES PHOTOVOLTAÏQUES
ITEC 3
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INTRODUCTION

• Souci de protection de lenvironnement
• Demande toujours croissante en énergie et
  épuisement des réserves exploitables
• Solutions alternatives
• Augmentation du rendement des systèmes de
  production classiques (cest-à-dire alimentés par
  des sources primaires fossiles comme le gaz, le
  charbon, le pétrole )
• Utilisation des sources dénergie renouvelables
  (solaire, éolien, biomasse) dont lexploitation
  ne produit a priori pas de gaz à effet de serre.
• Énergie renouvelable émissions produites lors
  de la fabrication du matériel, du transport et du
  démantèlement à la fin du cycle de vie.

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PLAN
INTRODUCTION 1. Le système photovoltaïque 1.1
Rappel sur leffet photovoltaïque 1.2 Structure
dun système photovoltaïque 2. Cycle de vie des
systèmes photovoltaïques 2.1. Processus de
fabrication des modules photovoltaïques 2.2.
Consommations énergétiques associées à la
production des modules photovoltaïques 2.3.
Écobilan dune installation photovoltaïque 3.
Avantages et inconvénients dune installation
photovoltaïque 4. Pourrais ton alimenter la
France uniquement avec des panneaux solaires ? 5.
Linstallation ce système est-il intéressant pour
un particulier ? CONCLUSION
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• LE SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE
• 1.1. Rappel sur leffet photovoltaïque

• Cellules photovoltaïques fabriquées à partir de
  matériaux semi-conducteurs (propriété de
  convertir la lumière quils reçoivent en charges
  électriques)
• Zone n excès délectrons
• Zone p défaut délectrons ou excès de trous

Source http//www.eeaq.ca/DRAFT/Le_Soleil/le_sol
eil.html

• Interaction entre un photon de lumière solaire et
  un atome électron excité, arraché de sa
  structure électronique et entraîné dans le champ
  électrique de la jonction .
• Sous leffet des dipôles, les porteurs vont
  saccumuler sur chacune des faces extérieures des
  zones p et n, ainsi une différence de potentiel
  entre les faces extérieures de la jonction est
  créée

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• LE SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE
• 1.2. Structure dun système photovoltaïque

• Tension dune cellule photovoltaïque 0,5 V
• Plusieurs cellules PV sont connectées entre elles
  pour fournir au récepteur extérieur une tension
  et une puissance adéquate
• Ces ensembles sont encapsulés dans des modules
  étanches
• Les modules sont assemblés en panneaux
• Installation en site isolé
• Dispositifs de stockage de lénergie produite
  batteries au plomb le plus souvent et au nickel
  cadmium plus rarement (consommation de 3 à 7
  jours sans recharge).
• Régulation de charge et de décharge protection
  des batteries contre les surcharges et décharges
  excessives, prolongation de leur durée de vie (5
  à 7 ans)
• Installation raccordée au réseau un onduleur
  transforme le courant continu produit par le
  générateur photovoltaïque en courant alternatif
  adapté aux normes industrielles (monophasé ou
  triphasé, 50 ou 60 Hertz).

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2. CYCLE DE VIE DES SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES 2.1.
Processus de fabrication des modules
photovoltaïques
Schéma du processus de fabrication dun module PV
Source http//www.aurap.ucl.ac.be/Documents/WP
2-GEB1.pdf
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2. CYCLE DE VIE DES SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES 2.1.
Processus de fabrication des modules
photovoltaïques
Schéma simplifié des flux de matières entrant
dans la fabrication dune installation PV Source
http//www.aurap.ucl.ac.be/Documents/WP2-GEB1.p
df
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2. CYCLE DE VIE DES SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES 2.2.
Consommations énergétiques et émissions associées
à la production des modules photovoltaïques
Source http//www.aurap.ucl.ac.be/Documents/WP2
-GEB1.pdf
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2. CYCLE DE VIE DES SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES 2.3.
Écobilan dune installation photovoltaïque

• Étapes du cycle de vie
• Réduction de la Silice pour obtenir du Silicium
• Purification du Silicium
• Moulage des lingots et découpe des plaquettes
• Fabrication des cellules photovoltaïques
• Fabrication des modules
• Montage et intégration au bâtiment
• Fabrication de londuleur et de linstallation
  électrique
• Utilisation et entretien du système
• Dépose et gestion des déchets

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2. CYCLE DE VIE DES SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES 2.3.
Écobilan dune installation photovoltaïque

• Résultats Bilan favorable

Source http//www.aurap.ucl.ac.be/Documents/WP2
-GEB1.pdf
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2. CYCLE DE VIE DES SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES 2.3.
Écobilan dune installation photovoltaïque

• Normalisation des impacts

Source http//www.aurap.ucl.ac.be/Documents/WP2
-GEB1.pdf
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3.1. Les avantages et inconvénients du point de
vue environnemental

• Avantages
• Le bilan énergétique est favorable puisquun
  panneau rends lénergie nécessaire à sa
  fabrication en 2 à 4 ans dexposition.
• Le système est non polluant à l'utilisation et
  donc s'inscrit dans le principe du développement
  durable.
• Le photovoltaïque est une source d'énergie
  renouvelable car inépuisable.
• Réduction des coûts de distribution dans
  certaines régions tout particulièrement dans les
  régions situées entre léquateur et les 45éme
  parallèles.
• Coût de fonctionnement faible.
• Grande fiabilité.

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3.1. Les avantages et inconvénients du point de
vue environnemental

• Inconvénients
• Le coût est actuellement élevé, soit environ
  550/m² de cellules solaires.
• Le rendement des cellules photovoltaïques reste
  assez faible , environ 20.
• La production ne peut se faire que de jour alors
  que la plus forte demande se fait la nuit. Et
  le stockage de l'électricité est quelque chose de
  très difficile de nos jours. ( coût éconologique
  des batteries très élevé ).
• Durée de vie 20 à 25 ans.
• Sensible aux dégradations environnementales,
  telles que la mousse, les déjections doiseaux,
  la grêle,
• Tributaire des conditions météorologiques.

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4. Pourrais ton alimenter la France uniquement
avec des panneaux solaires ?
Le soleil est une source dénergie gratuite, dont
lapport annuel sur le sol français représente un
potentiel énergétique de plus de 50.000 Millions
de tonnes équivalent pétrole.
Moyenne annuelle de lénergie reçue en KWh / m²
. jour
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4. Pourrais ton alimenter la France uniquement
avec des panneaux solaires ?

• La consommation finale en France a été de 420 TWh
  en 2003. Si nous considérons les productions
  brutes, il serait nécessaire de recouvrir 5000
  km² pour assurer la production française, soit 1
  du territoire.
• En couvrant la moitié de surfaces de toits
  existantes, la production photovoltaïque serait
  en mesure de produire en 20 et 40 de la demande
  totale.
• Problème
• Une part importante de la consommation à lieu la
  nuit, et nous consommons plus dénergie lhiver
  que lété. Lélectricité doit donc être stockée
  et les ennuies commencent.

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4. Pourrais ton alimenter la France uniquement
avec des panneaux solaires ?

• Le stockage intégré à la filière de production
• Imaginons deux types de stockage.
• La pile à combustible Rendement de lensemble
  environ 30.
• Les batteries au plomb Rendement de lensemble
  environ 60.
• Il faudrait donc couvrir une surface comprise
  entre 2 et 4 de la France.
• Il apparait donc impossible dutiliser ce
  système comme la seule source de production
  délectricité.
• Nous devons donc continuer pour linstant à
  utiliser les centrales nucléaires.

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5. Linstallation ce système est-il intéressant
pour un particulier ?

• Problématique
• Le photovoltaïque est considéré comme une source
  dénergie chère, quen est-il réellement ?
• Analyse économique dune installation de 3 kW
• Primes et subventions
• La technologie photovoltaïque est très soutenue
  financièrement. Il existe en France, 4 types de
  primes et de subventions.
• Subvention ADEME 15 du montant TTC,
  plafonnée à 4,6 / Wc installé.
• Subvention Europe 35 du montant total HT.
• Subvention région Entre 0 et 30 du total
  TTC.
• Financement indirect TVA à 5,5 et crédit
  dimpôt.

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5. Linstallation ce système est-il intéressant
pour un particulier ?

• Analyse économique dune installation de 3 kW
• Bilan de linstallation en fonction de la région.

Moyenne annuelle de lénergie reçue en KWh / m²
. jour
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5. Linstallation ce système est-il intéressant
pour un particulier ?
Analyse économique dune installation de 3 kW
Conclusion gt Une réponse générale ne peut être
apportée, chaque cas doit être étudié
soigneusement.

• Les paramètres à prendre en compte
• Subventions et primes.
• Le tarif de rachat.
• Le cout du raccord au réseau.

• Lensoleillement moyen.
• Lorientation des panneaux.
• Les éventuels obstacles qui pourrait diminuer
  léclairement du champ.

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Conclusion

• Lintérêt dun investissement en France nest
  pas certain.
• Les systèmes photovoltaïque comme chaque produit
  industriel a un impact sur lenvironnement.
• gt Le principal impact est du à la fabrication.
• gt Bilan est largement positif et aucune
  pollution à lutilisation.
• gt Lensemble des matériaux de bas constituant
  les cellules photovoltaïque sont recyclables
  par le réseau traditionnel.
• gt On peut donc considérer ce moyen de
  production comme écologique.
• gt Ce systèmes permettent de recycler le
  silicium impropre à une utilisation en
  électronique.
• gt Principal inconvénient le coût éconologique
  des batteries.
• Ces systèmes permettent dalimenter des pays en
  voie de développement.
• Lavenir du photovoltaïque
• gt Une baisse importante des coûts de
  fabrication est envisageable.
• gt Amélioration des techniques de fabrication
  nécessitant moins dénergie.

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BIBLIOGRAPHIE
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tml http//www.x-environnement.org/Jaune_Rouge/JR0
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et_serre/sans_co2.html http//www.manicore.com/doc
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pport_solaire.pdf http//www.aurap.ucl.ac.be/Docum
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