Essai de classification des types d'énergie

[yaplusdenuit]

Bonjour,

Voici un petit texte sans prétention, mais qui permet d’y voir un peu plus clair dans les domaines de l’énergie, tellement d’actualité, et où on entend dire beaucoup de choses, pas toujours trés exactes.

 

Les sources primaires d’énergie

 

Je n’en vois que 4 ... j’en oublie ?

1- Le solaire

2- Le nucléaire

3- La géothermie

4- Le gravitationnel

 

Le solaire peut se diviser en 3 types:

-le solaire direct (capteur thermique ou photovoltaique)

-le solaire indirect (hydraulique, vents, courants, houle, biomasse,chaleur de l’air/eau)

-le solaire fossile (petrole, gaz, charbon)

 

Le nucléaire : fission et peut etre fusion plus tard

 

La géothermie :

En toute rigueur, la géothermie pourrait étre répartie entre solaire indirect (captages de surface) et nucléaire-fission (captages profonds=chaleur interne de la terre)

 

Le gravitationnel (qu’on a tendance à oublier) lié à la présence de la lune surtout.

Exemple : l’usine marémotrice de la Rance (tourne comme une montre depuis sa naissance)

 

On peut ensuite les classer selon des critéres importants de :

-Perennité

-Pollution

-Taux de participation au besoin global d’énergie

-Forme concentrée ou dispersée

...sans parler du cout du Kwh fourni.

 

Pour la pérennité, seuls le solaire fossile et la fission sont limités dans le temps.

(à l’échelle de temps de l’humanité)

 

Pour la pollution, seuls le solaire fossile et la fission (et la fusion trés faiblement) sont polluants.

 

Pour le taux de participation au besoin global d’énergie : le fossile va s’épuiser et le plus évident (sauf si la fusion marche) sera le solaire direct ou indirect.

Trés accessible également la chaleur du sous sol, dopée par la technique de la pompe à chaleur.

 

Une indication : l’énergie solaire reçue sur la surface de la terre est égale à 8000 fois la consommation actuelle totale d’énergie de l’humanité. (huit mille fois ! ! )

On donc de la marge si on sait l’exploiter !

Sa particularité : elle est répartie sur tout le globe :

Avantage : tout le monde peut en profiter et partout

Inconvénient : elle est peu dense, et se préte donc mal à l’exploitation centralisée

On peut l’exploiter sous sa forme dispersée (ex : capteurs sur chaque habitation).

On peut aussi sacrifier le 1/8000éme de la surface terrestre pour la couvrir de capteurs (caricature bien sur, et je fais abstraction du rendement) : c’est un peu l’objet du projet « Desertech » dans le nord du Sahara..

 

Logiquement le gros probléme pour l’homme ne serait donc pas son approvisionnement en énergie, mais la pollution carbone (Co2 + méthane) par les énergies fossiles ainsi que les résidus de la fission (danger moins immédiat, et les futurs surgénérateurs pourraient consommer/détruire les résidus de fission !).

 

Pollution :

Un dernier point montrant la difficulté à évaluer le caractére polluant ou non d’une machine :

On prend le cas d’une voiture qui fonctionnerait à l’électricité (batteries) ou à l’air comprimé.

On serait tenté de dire qu’elle ne pollue pas (au sens gaz à effet de serre).

C’est exact qu’elle ne pollue pas sur son lieu d’utilisation.

Mais elle peut avoir pollué en amont, lors de la fabrication de l’électricité ou de l’air comprimé :

Si ceux ci ont été fabriqués à partir de l’énergie d’une centrale au charbon ou au fuel, la pollution sera énorme car pénalisée des pertes en rendement tout au long de la chaine de transformation qui va du charbon jusqu’au réservoir de la voiture.

Si ceux ci (électricité ou air comprimé) ont été fabriqués à partir d’éoliennes, de photovoltaique ou autre énergie propre, cette voiture pourra etre considérée comme 100% propre.

 

Voila, vous pouvez réagir si vous voyez les choses différement ou si j’ai fait erreurs ou omissions ; je tenais à en parler car c’est un sujet qui m’intéresse presque autant que les étoiles et je voulais partager mes idées.

C’est un peu décousu, je sais....

[Leimury]

Bonjour,

 

Pour le photovoltaique, je comprends pas vraiment pourquoi on s'obstine à re-fabriquer le toit.

 

Un bidule dans une sphère transparente (résistance au vent) plus proche du sol (entretien et nettoyage) qui suivrait le soleil serait peut être plus indiqué.

 

Le suivi du soleil est très simple à mettre en oeuvre et permet de gagner beaucoup en rendement.

 

Même le photovoltaique peut être polluant.

Va brancher dessus un frigo à fréons par exemple

 

Bon ciel

[Gaspard]

C'est plus du freon dans les frigos , c'est d autre gaz .

Et tant que le circuit n'est pas ouvert , il n'est pas polluant .

[astrotophe]

C'est quoi la pollution : le CO2 (et autres gaz à effet serre), les déchets, ...

Une éolienne ou panneau photovoltaïque n'est pas propre, que fait-on à la fin de sa vie ? D'ailleurs sa fabrication a généré une pollution.

 

Pour les 8000 fois, c'est la surface de la Terre. Mais il faut penser à déduire la surface de mer, ... Ca te réduis la marge même si il en reste encore beaucoup.

 

Ton bilan des énergies est bien fait.

 

Pour le photovoltaique, je comprends pas vraiment pourquoi on s'obstine à re-fabriquer le toit.

C'est très simple, quand le toit est reconstruit, on parle de système intégré donc le prix de revente de l'électricité produite est plus élevé. C'est une question financière pur et simple.

[Poussin38]

Sympa le bilan,

 

tu pourrais rajouter les hydroliennes pour le gravitationnel

[yaplusdenuit]

Bonjour,

 

Pour le photovoltaique, je comprends pas vraiment pourquoi on s'obstine à re-fabriquer le toit.

 

Un bidule dans une sphère transparente (résistance au vent) plus proche du sol (entretien et nettoyage) qui suivrait le soleil serait peut être plus indiqué.

 

Le suivi du soleil est très simple à mettre en oeuvre et permet de gagner beaucoup en rendement.

 

Même le photovoltaique peut être polluant.

Va brancher dessus un frigo à fréons par exemple

 

Bon ciel

 

Bonjour Leimury,

Le probléme c'est qu'un capteur photovoltaique nécessite une surface exposée importante, et se servir de la place perdue du toit (et de sa structure porteuse souvent bien orientée) en est une des raisons. Dans un jardin ça ferait un immense machin, en plus pas trés joli... quoique sur le toit c'est pas terrible non plus en ésthétique.

Si tu veux suivre le soleil c'est sùr que tu gagnes en rendement, mais c'est toute une mécanique qu'il faut installer,alimenter, entretenir... en gros tu vas avoir une monture équatoriale de fort gabarit, EQ 6 renforcée

[yaplusdenuit]

Sympa le bilan,

 

tu pourrais rajouter les hydroliennes pour le gravitationnel

 

Exact, c'est peut etre parce qu'on ne les voit pas que je les ai oubliées

[yaplusdenuit]

C'est quoi la pollution : le CO2 (et autres gaz à effet serre), les déchets, ...

Une éolienne ou panneau photovoltaïque n'est pas propre, que fait-on à la fin de sa vie ? D'ailleurs sa fabrication a généré une pollution.

 

Pour les 8000 fois, c'est la surface de la Terre. Mais il faut penser à déduire la surface de mer, ... Ca te réduis la marge même si il en reste encore beaucoup.

 

Ton bilan des énergies est bien fait.

 

 

Bonjour Astrotophe,

Pour le panneau photovoltaique, il n'est pas propre effectivement (fabrication +destruction). Mais il faudrait faire un bilan global entre ce qu'il a créé comme CO2 et autres déchets et ce qu'il a contribué à économiser en énergie fossile.

Je pense que c'est trés largement positif vu la grande durée de vie d'un panneau de silicium monocristallin (au moins 20 ans sauf gros orage de gréle ).

 

Actuellement en labo, on arrive à 40% de rendement, ce qui est énorme, c'est à dire que l'on peut tirer 400W/m2 en plein soleil.

La technologie utilise des multicouches qui sont chacune sensibles à une fréquence particuliére du spectre de la lumiére; en les empilant, on arrive à tirer de l'énergie sur une plus grande partie du spectre.

 

Une autre technique astucieuse qui se dévelloppe est de mettre sous le capteur photovoltaique un béte capteur thermique à circulation d'eau.

Un premier avantage est que sous une meme surface, on récupére encore une partie de la chaleur qui n'a pas été transformée en électricité.

Autre avantage, c'est que la capteur photovoltaique est refroidi par l'eau, et donc que son rendement électrique augmente.

[astrotophe]

Pour le panneau photovoltaique, il n'est pas propre effectivement (fabrication +destruction). Mais il faudrait faire un bilan global entre ce qu'il a créé comme CO2 et autres déchets et ce qu'il a contribué à économiser en énergie fossile.

Je pense que c'est trés largement positif vu la grande durée de vie d'un panneau de silicium monocristallin (au moins 20 ans sauf gros orage de gréle ).

 

Voici le gros problème : la pollution générée par un panneau photovoltaïque a été créée et reste. Après, je suis d'accord que la pollution d'un panneau photov est moindre que une centrale à énergie fossile.

Mais cette histoire de compensation (économie) est une aberration qui fait croire à l'énergie propre.

 

Autre chose, un panneau photov n'a pas besoin d'avoir un soleil direct dessus. Une journée voilée est mieux qu'un soleil franc.

[mars2030]

le paneau termique aussi

[mars2030]

oublier sa je les pas vu lol

[yaplusdenuit]

Voici le gros problème : la pollution générée par un panneau photovoltaïque a été créée et reste. Après, je suis d'accord que la pollution d'un panneau photov est moindre que une centrale à énergie fossile.

Mais cette histoire de compensation (économie) est une aberration qui fait croire à l'énergie propre.

 

Autre chose, un panneau photov n'a pas besoin d'avoir un soleil direct dessus. Une journée voilée est mieux qu'un soleil franc.

 

Salut astrotophe

Je ne comprends pas bien pourquoi tu dis qu'un ciel voilé est "mieux" (je comprend : produit plus) qu'un soleil direct.

Si on parle en puissance, donc instantanée, je pense que si le rayonnement est perpendiculaire au capteur, le grand soleil est plus productif que le rayonnement diffus du ciel, et ceci même pour du silicium amorphe qui est pourtant le plus adapté au diffus.

 

Je ne vois qu'une chose qui serait éventuellment favorable au diffus, c'est au niveau de la quantité d'énergie produite dans une journée (c'est bien ce qui est important effectivement)

Je m'explique: au cours de la journée, en cas de diffus, l'angle d'incidence sur le capteur ne varie pas, donc production à peu prés constante.

En soleil direct, sauf capteur tournant..., l'incidence passe par un maximum en mi journée, mais est plus faible avant et aprés.

Est-ce que ce serait parce que l'angle n'est presque jamais perpendiculaire au capteur, et même est souvent trés incliné, que pour la moyenne de production de la journée le diffus est plus productif ?

Des mesures ont elles été faites ? si tu as la réponse, ça m'intéresse.

A+

[astrotophe]

Je n'ai pas les mesures mais c'est un étudiant qui a travaillé sur les panneaux solaires qui me l'a dit. Ton explication est celle qui me semble la plus vraisemblable.

[Invité shf]

Autre chose, un panneau photov n'a pas besoin d'avoir un soleil direct dessus. Une journée voilée est mieux qu'un soleil franc.

 

Soleil direct = transfert max. d'énergie vers les cellules PV, donc en principe meilleur rendement.

 

MAIS, le soleil chauffe aussi le panneau, et en cas d'augmentation de température, le rendement du panneau chute. Cela dépend de son coefficient en température pour P (puissance débitée) qui exprime en % la perte de rendement du panneau par aumentation de Tture de 1° C par rapport au rendement théorique mesuré à 25°C. C'est un des paramètres les plus importants, surtout en région méridionale.

 

Ce coeff. TTure dépend du type de panneau (silicium monocristallin, polycristallin ou amorphe,hybride amorphe-cristallin ou autres technologies panneaux CIS etc....).

 

Ex. de valeur classique du coeff. Tture pour un panneau Si monocristallin de qualité moyenne - 0,47%/K . Or par une belle journée chaude d'été, la Tture. des panneaux atteint facilement 65°. Faites le compte (65-25) x 0,47 = 18,8% de perte de rendement !!!!!!

 

Une belle journée ensoleillée d'hiver, même si le rayonnement solaire est plus oblique sur les panneaux, donc moins énergétique, comme la température est beaucoup plus basse, le rendement peut être beaucoup meilleur !!! Surtout si le sol (pas les panneaux) est enneigé, on profite en plus du rayonnement réfléchi par la neige.

 

En éclairage diffus, certains types de panneaux ont un rendement meilleur que d'autres, mais ça ne reste jamais qu'un rayonnement diffus....

 

Généralement, on enregistre aussi des pics momentanés de production du panneau en été quand de petits nuages occultent de temps en temps le soleil, mais pas trop (refroidissement momentané et effet d'albédo.

 

Et en cas de grosse couverture nuageuse (avec ou sans pluie), rendement quasi nul (Pas assez de rayonnement).

 

Voilà ce que j'ai constaté sur mes panneaux et que d'autres propriétaires de panneaux constatent aussi.

 

Mais ça nous écarte de l'astro.

 

A+

[yaplusdenuit]

Merci shf,

je savais que le rendement baissait avec la température mais je n'avais pas les chiffres.

 

C'est bien pour cette raison qu'on devellope actuellemnt des capteurs hybride, c'est à dire un photovoltaique en surface, mais doublé derriére d'un capteur thermique ordinaire (circulation d'eau chaude), et là l'intérét est double car on récupere en thermique une partie de ce qui n'a pas été pris en électrique, mais surtout le capteur photovoltaique fonctionne à bien plus basse température, donc bien meilleur rendement.

[Invité shf]

Merci shf,

je savais que le rendement baissait avec la température mais je n'avais pas les chiffres.

 

C'est bien pour cette raison qu'on devellope actuellemnt des capteurs hybride, c'est à dire un photovoltaique en surface, mais doublé derriére d'un capteur thermique ordinaire (circulation d'eau chaude), et là l'intérét est double car on récupere en thermique une partie de ce qui n'a pas été pris en électrique, mais surtout le capteur photovoltaique fonctionne à bien plus basse température, donc bien meilleur rendement.

 

Exact Yaplusdenuit, les fabriquants de PV étudient la solution du panneau mixte (thermique + photovoltaique) et je crois même qu'il y a une firme en Allemagne qui les commercialise déjà, si je ne me trompe.

 

Mais techniquement, ça n'est pas si simple que cela de mettre ce genre de panneau au point.

 

Si le PV t'intéresse, il y a un forum intéressant sur la question, voir :

 

http://photovoltaique.pureforum.net/index.htm?sid=0e06aeca57f61e4198da3e9e20157951

 

Pour le reste,dans ton post initial, je crois que tu as fait une très bonne analyse de nos ressources énergétiques, ça m'intéresse aussi beaucoup.

 

A+

[yaplusdenuit]

Merci shf !