Qu'est-ce que l'énergie solaire

Énergie solaire (énergie solaire) L'énergie solaire désigne l'énergie de rayonnement thermique du soleil (voir les trois modes de transmission de l'énergie thermique : rayonnement), dont on dit souvent que le rayonnement solaire est la principale source. Bien que l'énergie rayonnée par le soleil vers l'atmosphère terrestre ne représente que 1/2,2 milliard de son énergie rayonnante totale, elle atteint 173 000 TW, ce qui signifie que l'énergie que le soleil irradie sur la terre chaque seconde équivaut à 5 millions de tonnes de charbon. L'énergie qui frappe la terre est de 499 400 00 000 joules. L'énergie solaire au sens large est la source de nombreuses énergies sur terre, telles que l'énergie éolienne, l'énergie chimique, l'énergie potentielle de l'eau, etc. Les combustibles fossiles peuvent être considérés comme une énergie solaire ancienne. Au sens strict, la technologie solaire est caractérisée par des moyens passifs ou actifs de capter, de convertir et de distribuer la lumière du soleil. La technologie solaire passive, principalement utilisée dans la construction d'infrastructures et d'autres domaines, comprend la sélection de matériaux ayant de bonnes propriétés thermiques, la conception d'espaces pour la circulation naturelle de l'air et l'aménagement de l'emplacement des bâtiments en fonction du soleil. La technologie solaire active convertit directement la lumière du soleil en d’autres formes d’énergie pour produire de l’énergie.

Nous limiterons ici notre discussion à la technologie solaire active (active), un type d'énergie qui peut être produit. Il existe deux formes courantes, l'une est Photovoltaïque (PV) et l’autre est l’énergie solaire thermique (STE).

1) Solaire photovoltaïque

Solaire photovoltaïque, appelé photovoltaïque (photovoltaïque ; source du mot « photo- » lumière, « voltaïque » volt), fait référence à l'utilisation de matériaux semi-conducteurs photovoltaïques effet photovoltaïque, et l'énergie solaire est convertie en installations d'électricité à courant continu. Plus précisément, l'effet photovoltaïque fait référence au phénomène dans lequel la lumière produit une différence de potentiel entre différentes parties d'un semi-conducteur ou d'une combinaison de semi-conducteurs et de métaux.

Les cellules solaires peuvent être divisées en types de substrat et en types de couches minces, et les types de substrat peuvent être divisés en types monocristallin ou polycristallin après dissolution et refroidissement ; les couches minces peuvent être comparées aux bâtiments. Elles présentent des caractéristiques de courbure, de flexibilité, de pliabilité, etc., et le silicium amorphe est plus couramment utilisé comme matériau. Outre les deux premières, il existe d'autres cellules solaires constituées de matériaux organiques ou nanométriques, qui sont encore au stade de la recherche et du développement.

Les cellules solaires sont divisées en cellules semi-conductrices à base de silicium, cellules à couche mince CdTe, cellules à couche mince CIGS, cellules à couche mince à colorant et cellules à matériau organique en fonction de leurs matériaux de production. Parmi elles, les cellules au silicium sont en outre divisées en cellules monocristallines, cellules polycristallines et cellules à couche mince en silicium amorphe. Le paramètre le plus important pour les cellules solaires est l'efficacité de conversion. Parmi les cellules solaires à base de silicium développées en laboratoire, l'efficacité des cellules en silicium monocristallin est de 25,0%, l'efficacité des cellules en silicium polycristallin est de 20,4% et l'efficacité des cellules à couche mince CIGS est de 19,8%. L'efficacité des cellules à couche mince CdTe est de 19,6% et l'efficacité des cellules à couche mince en silicium amorphe (silicium amorphe) est de 10,1%. (Tableaux d'efficacité des cellules solaires)

Il convient de noter qu’un certain technologie de fabrication de batteries ne peut pas se contenter de fabriquer un seul type de batterie. Par exemple, dans le procédé au polysilicium, il est possible de fabriquer à la fois le type de plaque de cristal de silicium et le type de film mince. Sa conception utilise principalement différents processus et méthodes pour tester la réaction et l'absorption de la lumière, afin de réaliser une percée révolutionnaire dans la combinaison d'un large éventail de types de batteries. énergie écart, de sorte que les longueurs d'onde courtes et longues puissent être entièrement absorbées, afin de réduire le coût des matériaux.

Étant donné que l'électricité générée par les cellules solaires est du courant continu, si vous devez alimenter des appareils électroménagers ou divers appareils électriques, vous devez installer un convertisseur continu/alternatif et le remplacer par du courant alternatif, afin qu'il puisse fournir de l'électricité pour un usage domestique ou industriel.

Il existe deux types de centrales solaires : celles à fonctionnement indépendant et celles à fonctionnement connecté au réseau.

Dans le même temps, la classification des systèmes de production d'énergie photovoltaïque solaire, l'un est centralisé, comme les systèmes de production d'énergie photovoltaïque au sol à grande échelle du nord-ouest ; l'autre est distribué (avec > 6 MW comme limite), comme les systèmes de production d'énergie photovoltaïque sur les toits des entreprises industrielles et commerciales, les systèmes de production d'énergie photovoltaïque sur les toits résidentiels.

2) L’énergie solaire thermique

Énergie solaire thermique Il s'agit d'une technologie d'énergie thermique (chaleur) qui utilise l'énergie solaire, principalement en recevant ou en concentrant le rayonnement solaire et en le convertissant en énergie thermique pour l'utiliser. La technologie solaire moderne peut combiner la lumière du soleil et utiliser son énergie pour produire de l'eau chaude, de la vapeur et de l'électricité.

L'Energy Information Administration (EIA) des États-Unis classe les capteurs solaires en capteurs basse, moyenne et haute température. Les plaques des capteurs basse température sont généralement utilisées pour chauffer les piscines. Les capteurs moyenne température sont également généralement des plaques plates, mais sont utilisés pour produire de l'eau chaude ou chauffer des locaux à des fins résidentielles et commerciales. Les capteurs haute température utilisent des miroirs ou des lentilles pour collecter la lumière du soleil et sont généralement utilisés pour produire de l'électricité, souvent appelée production d'énergie solaire concentrée.

La production d'énergie solaire thermique concentrée (ou appelée production d'énergie solaire thermique concentrée, en anglais : Concentrated solar power, abréviation : CSP) est un système de production d'énergie d'une centrale solaire à concentration. Il utilise des miroirs ou des lentilles et utilise des principes optiques pour rassembler une grande zone de lumière solaire dans une zone de collecte de lumière relativement petite, de sorte que l'énergie solaire est concentrée. La zone de collecte de lumière sur le générateur est éclairée par la lumière du soleil et la température augmente. Convertit l'énergie solaire en énergie thermique, qui est alimentée par un moteur thermique (généralement un moteur à turbine à vapeur) pour entraîner un générateur, produisant ainsi de l'électricité.

Actuellement, il existe principalement trois types de systèmes de production d’énergie solaire thermique à concentration :

Les principaux composants du système de production d'énergie solaire à concentration parabolique comprennent des concentrateurs solaires et des convertisseurs d'énergie. La structure en forme de plat du concentrateur solaire peut suivre en continu le soleil pour collecter l'énergie du soleil et la concentrer sur une petite zone. Afin de réduire les coûts, de nombreux petits miroirs plats sont souvent utilisés pour former une structure en forme de plat. Le convertisseur d'énergie se compose de deux parties, le récepteur d'énergie thermique et le moteur/générateur. Un récepteur thermique absorbe l'énergie de la lumière solaire focalisée, la convertit en chaleur, la stocke dans de l'air chaud ou de l'eau chaude et délivre la chaleur à un moteur thermique, souvent un moteur Stirling, qui convertit la chaleur en énergie mécanique pour entraîner le dispositif de production d'énergie.

Les systèmes CSP utilisent un ensemble complet de miroirs suiveurs du soleil (héliostats) pour concentrer la lumière du soleil sur un récepteur central. Ce récepteur est fixé au sommet d'une tour. Le fluide caloporteur à l'intérieur du récepteur peut être utilisé pour générer de la vapeur pour alimenter un générateur à turbine classique afin de produire de l'électricité. Développé dans les années 1980, le système de production d'énergie solaire thermique de type tour utilise la vapeur comme fluide caloporteur. Le nouveau système utilise du nitrate fondu comme fluide caloporteur, principalement en raison de la capacité thermique et des capacités de transfert de chaleur supérieures du fluide.

Le système de production d'énergie à concentrateur à auge adopte un réflecteur rectangulaire plié dans une rainure en U. L'angle du miroir est ajusté pour focaliser la lumière du soleil, et il est irradié sur le tube récepteur de la même longueur parallèle à la rainure. Le fluide dans le tube de verre est chauffé par l'huile de chauffage. , qui produit de la vapeur, qui à son tour entraîne une turbine pour produire de l'électricité. Il existe deux principaux types de systèmes de production d'énergie à concentration à auge, l'un est de forme parabolique, le tube récepteur est placé sur la ligne focale ; l'autre est un système de réflexion de Fresnel, un tube récepteur est placé sur plusieurs miroirs de sorte que les miroirs soient placés sur la ligne focale. Plus de flexibilité lors du suivi du soleil.

3) Comparaison de production d'énergie solaire photovoltaïque et la production d’énergie solaire concentrée

Production d'énergie solaire photovoltaïque : la structure simple est propice aux applications distribuées, mais le taux de conversion est faible

Production d'énergie solaire concentrée : efficacité de conversion élevée, technologie mature, bonne stabilité, faible coût, mais volume important et structure complexe.