Électricité solaire photovoltaïque : Définition et théorie

Electricité solaire photovoltaïque : production de courant électrique grâce à l'énergie solaire

La lumière du soleil est l'énergie la mieux répartie sur terre, la ressource est illimitée. L'énergie solaire est disponible partout sur notre planète qui reçoit perpétuellement 7 000 fois l'énergie que l'humanité consomme. En région PACA chaque mètre carré reçoit en moyenne de 4 à 6 kWh par jour. L'exploitation de cette formidable énergie peut se faire grâce à la technologie photovoltaïque

Le solaire

Les bases théoriques du photovoltaïque furent posées par Albert Einstein, lorsqu'il reçut en 1921 son seul et unique prix Nobel pour son étude sur l'effet photoélectrique. De manière simplifiée, disons qu'Einstein a mis en évidence que la lumière pouvait émettre des électrons métalliques. L'effet photovoltaïque implique ainsi la création d'une tension au sein d'un semi-conducteur (généralement le silicium) grâce au mouvement des électrons, ce qui permet au courant de circuler.

Électricité photovoltaïque : principe de fonctionnement

Les premiers générateurs photovoltaïques furent implantés dans les satellites dans les années 70, qui depuis utilisent quasiment exclusivement cette énergie. En effet les modules spatiaux sont légers, à très haut rendement et doivent résister aux rayonnements, aux écarts de température extrêmes, au vide de l'espace, aux rayons...

En 1970, les premières applications terrestres alimentaient des circuits électroniques et émetteurs isolés. Cette application s'est progressivement généralisée depuis. Aujourd'hui près de 200 000 bouées, phares ou balises maritimes sont ainsi alimentés, sans alimentation de secours, comme toutes les autres solutions le nécessitent. Le photovoltaïque est un matériel de qualité professionnelle est et extrêmement fiable.

Depuis 1975, les pompages solaires se sont développés, en particulier dans les zones de désert. Début 1980, des maisons photovoltaïques et des électrifications rurales ont été faites. Ces électrifications ont pris de l'ampleur depuis 1990 et touchent en 2002 plus d'un million de maisons. A partir de 1995, des programmes de toits photovoltaïques raccordés au réseau ont été lancés au Japon et en Allemagne et se généralisent depuis 2001.

Seuls quelques composants seulement assurent la production d'énergie Pour fournir 230 volts de courant alternatif, nécessaires pour alimenter les appareils de la maison, très peu de composants seulement sont nécessaires :

• module photovoltaïque installé sur le toit pour la génération de courant continu,
• un onduleur pour la transformation du courant continu en courant alternatif de 230 volts.

Lorsque le courant produit doit être injecté dans le réseau de distribution public, un deuxième compteur, qui décompte l'énergie apportée au réseau public, doit être installé .

Par exemple, un système photovoltaïque de 1 000 Wc (1 kWc) produit environ 1 000 kWh par an, couvre une surface d'environ 10 m² et coûte, installation comprise, entre 5 000 € et 9 000 € en fonction du type de matériau utilisé, du degré d'intégration et de la taille du système.

Les besoins électriques d'une maison individuelle de 4 personnes, c'est à dire l'éclairage et autres usages, à l'exclusion du chauffage et de l'eau chaude sanitaire, représentent environ 2 500 kWh/an.

Un système photovoltaïque de 25 m² (2,5 kW) peut produire l'équivalent de cette consommation

Générateur photovoltaïque

Divers programmes de toits photovoltaïques raccordés au réseau sont lancés à travers le monde depuis dix ans et se généralisent aujourd'hui.

Un générateur photovoltaïque constitué de plusieurs panneaux est installé sur un toit ou une façade que l'on raccorde au réseau électrique existant. L'industriel ou le particulier vend l'énergie produite avec une garantie de rachat contractuelle de 20 ans.

Les panneaux solaires se substituent ou s'intègrent aisément à une couverture classique. Les toits photovoltaïques deviendront à terme l'installation standard et, équipant chaque bâtiment, contribueront à respecter le protocole de Kyoto et donneront un monde vivable aux prochaines générations.

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Le panneau photovoltaïque standard

Si vous vous sentez concernés par le montant de votre facture d'électricité, mais aussi par les problèmes énergétiques de notre époque : réchauffement climatique, pollution..., vous avez certainement pensé à installer chez vous un panneau photovoltaïque, ou mieux une installation compléte. Vous avez envie de jouir d'un bon niveau de confort, de gagner de l'argent grâce à l'énergie solaire mais aussi de contribuer à la lutte contre les pollutions.

Nous vous proposons la vente et l'installation de panneau photovoltaïque intégré ou non aux bâtiments, afin de devenir producteur d'électricité ou tout simplement diminuer votre facture d'électricité. Le panneau photovoltaïque peut s'acheter en kit (dans le cadre d'une utilisation spécifique, pour alimenter un lieu isolé, pour transporter avec vous votre propre système d'énergie, ...) ou sur-mesure, pour équiper votre maison, une dépendance. Le panneau photovoltaïque s'intégre facilement sur votre toiture et requière un entretien minimum.

Pour optimiser au maximum votre panneau photovoltaïque, veillez à ce qu'il soit propre, orienté correctement, avec une inclinaison optimum. Lors de son installation, l'installateur sera à même placer votre panneau photovoltaïque au meilleur emplacement, en prenant soin de lui éviter les zones d'ombre intermitantes (cheminée, parabole, ...).

Le panneau solaire photovoltaïque est l'élément central d'un système photovoltaïque. Il n'y a pas si longtemps, les propriétaires de bâtiment équipé de systèmes photovoltaïques consommaient d'abord leur propre production afin de couvrir leurs besoins énergétiques et de ce fait de réduire ou d'éviter de recourir au réseau. Grâce à cette méthode, ils allégeaient leur facture d'électricité. Aujourd'hui, dans de nombreux pays, il est beaucoup plus intéressant économiquement d'injecter dans le réseau public sa propre production d'énergie et ainsi de réduire considérablement la durée d'amortissement du système photovoltaïque grâce à un tarif de rachat avantageux que propose EDF.

La collaboration fructueuse entre les Pays-Bas et l'Allemagne intitulée Energising Development, ou EnDev, investit dans le développement de sources d'énergies renouvelables en Afrique en vue de garantir aux populations privées d'énergie un accès fiable à l'énergie durable.

Bien que l'Afrique dispose de vastes sources d'énergies fossiles et renouvelables, seuls vingt pour cent de la population du continent bénéficient d'un accès direct à l'électricité. Dans certaines zones rurales, quatre personnes sur cinq sont dépourvues de toute source d'énergie. L'accès aux services énergétiques est donc crucial pour lutter contre la pauvreté et atteindre les objectifs du Millénaire pour le développement. L'initiative EnDev, qui a été lancée en 2004 dans le but d'approvisionner les pays en développement en énergies renouvelables, a déjà fourni un accès à l'électricité à 3,72 millions de personnes et soutenu 24 projets dans 21 pays. Le gouvernement néerlandais a désormais libéré 500 millions d'euros supplémentaires spécialement destinés à l'Afrique, dont 68 millions sont consacrés à des projets axés sur les énergies renouvelables en Afrique. Il entend offrir un accès fiable à l'énergie durable à au moins 2,5 millions d'Africains supplémentaires.

Une approche multidimensionnelle

EnDev accroîtra la disponibilité énergétique et l'accès à quatre types d'énergie. L'énergie nécessaire à la cuisine est essentielle. En Afrique, la majorité des aliments sont préparés au-dessus d'un feu ouvert. Cette solution est inefficace, contribue au réchauffement climatique et constitue un danger sanitaire et une source de pollution. Par conséquent, EnDev met en place des marchés autonomes qui offrent des cuisinières améliorées ou un accès à des combustibles de cuisson en Éthiopie, au Bénin, au Mali, au Kenya, au Sénégal et en Ouganda.

L'éclairage constitue la priorité suivante. Les plans dans ce domaine consistent à améliorer ou à installer des systèmes d'électrification rurale ou domestique au Bénin, en Éthiopie, au Mali, au Mozambique, en Ouganda et dans la région subsaharienne, qui s'appuient dans la mesure du possible sur des sources durables, telles que l'énergie solaire. Au Mali, EnDev a mis en place des stations de recharge photovoltaïque de batteries dans sept municipalités rurales, permettant ainsi aux ménages de recharger des batteries de voiture afin d'obtenir de l'énergie pour leur usage domestique. Bien que leur mise en place soit coûteuse, les stations de recharge fonctionnant à l'énergie solaire ont un intérêt sur le plan économique dans les régions éloignées, à faible revenu et dépourvues de sources d'énergie alternatives.

L'énergie joue également un rôle essentiel pour le développement d'une bonne infrastructure sociale, en fournissant de l'électricité aux hôpitaux, aux écoles et aux établissements communautaires. EnDev finance des projets pour améliorer l'approvisionnement en énergie de ces régions au Bénin, en Éthiopie, au Ghana, au Kenya et au Rwanda, entre autres.

Le dernier aspect auquel EnDev s'intéresse est la génération de revenus. Celle-ci s'appuie sur l'énergie, que ce soit pour faire tourner des moteurs pour procéder à la récolte ou pour fournir des machines à emballer aux usines. Les projets dans ce domaine, financés par EnDev, auront pour effet ultime de stimuler l'économie, d'accroître la stabilité et de réduire la pauvreté dans toute l'Afrique.

mercredi 2 juin 2010 par Bertrand Gueu

À l'échelle mondiale, et en ce début de 21e siècle, la majeure partie de notre énergie (81 à 86% selon les auteurs) provient de sources épuisables : pétrole, gaz naturel, charbon et uranium pour les centrales nucléaires. Le reste (14 à 19%) vient de sources renouvelables : biomasse, hydraulique, etc… Une telle configuration fait du problème énergétique, une des thématiques les plus discutées dans la décennie actuelle.
S’intéresser à cette problématique énergétique, c'est ainsi entrer dans un monde non seulement multisectoriel et multidisciplinaire mais surtout éminemment conflictuel de par sa dimension géopolitique, car né des secousses survenues depuis l'après-guerre et son euphorie: deux chocs pétroliers, un accident nucléaire et le constat d'un réchauffement global de la planète dû à l'augmentation de l'effet de serre.
La Côte d’Ivoire à l’instar des pays africains ayant accédé à la souveraineté internationale dans les années 60, observe son année du cinquantenaire. Le président de la république à lancé le 31 janvier 2010, l’ouverture de l’année du Cinquantenaire.

Les 50 ans d’indépendance de la Côte d’ivoire resteront certainement gravés à jamais dans la mémoire des Ivoiriens et de tous ceux qui y habitent. Les idées festives ne manqueront pas. Le chorégraphe Georges Momboye organisera le 17 avril au stade Houphouët-Boigny, à Abidjan, un spectacle exceptionnel intitulé «Aujourd’hui, fruit d’hier; demain, souffle d’aujourd’hui ».

C’est dans cette dernière phrase que se concentre tout le paradoxe de ce pays. Comment « le souffle d’aujourd’hui pourra construire notre futur », lorsqu’on néglige les facteurs essentiels à l’indépendance, car un pays qui méprise le facteur énergétique dans son processus de développement est tout simplement hors-jeu.

Depuis le 2 février, la Côte d’Ivoire, pourtant exportatrice d’énergie électrique dans quelques pays voisins, s’est vue obligée de subir un programme de délestage de la distribution du courant électrique, suite à une énorme panne survenue sur les installations de la centrale thermique d’Azito, dans la commune de Yopougon.


L’IMPORTANCE DE L’ENERGIE DANS LE DEVELOPPEMENT

Pour saisir la place qu’occupe l’énergie dans tout développement, nous pouvons, à titre d’exemple, revisiter son apport dans la révolution industrielle.
La révolution industrielle, expression créée par Adolphe Blanqui désigne le processus historique du XIXe siècle qui se caractérise par le passage d'une société à dominante agraire et artisanale à une société commerciale et industrielle. Cette transformation a affecté profondément l’économie, la politique, la société et l’environnement du monde contemporain.

On sait par exemple que l'utilisation intensive du charbon, le perfectionnement des machines à vapeur et deux industries motrices (le textile et la métallurgie) constituent ensemble le cœur de la révolution industrielle anglaise.

En général, à l’énergie humaine ou animale, on substitue l’énergie de la machine. D’abord, à vapeur, la machine utilise le charbon de bois comme combustible, puis on découvre les propriétés de la houille, plus productive et abondante.

Le développement massif, perceptible à plus ou moins long terme, des nouvelles technologies de l'énergie (NTE) s'accompagnera de mutations importantes à plusieurs niveaux.
Au niveau industriel, la montée en puissance de la demande en équipements et les contraintes de réduction des coûts vont conférer aux industries concernées une nouvelle dimension qui se traduira par des investissements lourds et nombreux.

Au niveau social, le développement des industries et des services liés aux NTE induira l'apparition de nouveaux métiers et compétences, ce qui impliquera d'importants efforts d'information, de formation et de reconversion.
Les bienfaits de l’électrification des zones rurales ne sont plus à énumérer : une meilleure éducation, puisque les enfants ont de la lumière pour lire et étudier, de meilleurs établissements de santé, de meilleurs services de communication… et la liste pourrait encore s’allonger.
Pour résumer ce que l’énergie apporte au développement, disons simplement que l’énergie, c’est la vie. Elle permet aux êtres vivants de croître, de respirer, de se mouvoir et de se reproduire. Pour se développer, les sociétés humaines ont, au fil du temps, employé diverses formes d’énergie : musculaire (humaine et animale), eau, vent, bois, soleil, atome, pétrole…

Si l’énergie a été un préalable à la révolution industrielle, elle reste aujourd’hui un maillon essentiel au développement car comme le rappelle Fernand BRAUDEL, « Il n'y a jamais entre passé, même lointain et présent de discontinuité absolue, ou si l'on préfère de non contamination. Les expériences du passé ne cessent de se prolonger dans la vie présente ».

RETOUR SUR LES POLITIQUES ENERGETIQUES EN CÔTE D’IVOIRE

Platon nous laissait entendre que « le propre de la sagesse et de la vertu est de gouverner bien ; le propre de l’injustice et de l’ignorance est de gouverner mal ». Le président Houphouët-Boigny avait lui, résolu de prévoir car c’est aussi bien gouverner. Cet homme politique de premier plan, avait doté la Côte d’Ivoire de barrages hydroélectriques et de centrales pour la fourniture d’électricité. C’est ainsi qu’ont été construits les barrages d’Ayamé 1 (1959), Ayamé 2 (1965), Kossou (1972), Taabo (1979), Buyo (1980) et Fayé dans la région de San Pedro (1983). Et en 1984, la Centrale thermique de Vridi (212 MW) est inaugurée avec une turbine à gaz. En 1985, une autre turbine est ajoutée.
Le président Henri Konan Bédié, s’inscrivant dans cette dynamique inaugure une troisième turbine en 1997.
Mieux, dans le cadre du programme de développement durable de la Côte d'Ivoire, le gouvernement ivoirien décide de faire réaliser en 1997, la Centrale Thermique d'Azito pour les raisons principales suivantes : Répondre à la forte croissance de la demande d'énergie électrique en Côte d'Ivoire ; Utiliser le gaz naturel national dont les récentes découvertes assurent l'indépendance énergétique de la Côte d'Ivoire ; Faire de la Côte d'Ivoire la principale nation exportatrice d'électricité en Afrique de l'Ouest. Deux années plus tard, Henri Konan Bédié inaugure la centrale thermique d’Azito. La première turbine a été inaugurée en janvier 1999 et la seconde a été mise en service en février 2000. D'une puissance initiale de 300 MW et à terme de 450 MW la centrale d'AZITO était la plus puissante, la plus moderne et la plus performante d'Afrique de l'Ouest. Par sa technologie, elle fournit plus du tiers de l'électricité produite en Côte d'Ivoire et permet non seulement d'assurer son indépendance énergétique mais aussi d'exporter de l'électricité.


Ainsi, de 1997 à 2003, l'on a enregistré un taux de croissance annuelle moyen de production de 13,72%. Face à cette croissance alarmante du niveau de production pouvant conduire à terme à un épuisement précoce de la ressource et partant l'interruption également précoce de la production énergétique thermique, rien de sérieux n’a été fait.
En 2006, la production électrique d’origine hydraulique représentait 27% de la production totale. Sur 5 542 GWh produits, l’hydraulique a fourni 1 510 GWh (avec une puissance installée de 604 MW).
Six barrages fournissent l’électricité consommée: i) Buyo (50%), Taabo (30%), Ayamé (14%), Kossou (5%) et Fayé (1%). La Côte d’Ivoire était exportatrice nette d’électricité vers le Mali, le Burkina Faso, le Bénin et le Togo.
Mais le manque de clairvoyance des autorités actuelles a conduit le pays dans une situation inédite : le délestage dans un pays comme la Côte d’Ivoire. Pourquoi un tel délestage ? Il est dit du côté des voix autorisées que le système électrique national connaît en ce moment une diminution de sa capacité de production d’énergie électrique qui se traduit par des difficultés à satisfaire l’ensemble des besoins en électricité des populations.
En attendant le retour à une situation normale qui est prévue au mois de Mai 2010, l’Etat a engagé des actions pour réduire les effets du délestage sur les populations.

1. Le secteur de l’électricité a commencé à importer de l’énergie du Ghana pour environ 25 MW et ceci, en application du contrat d’échanges d’énergie qui existe entre nos deux pays. Rappelons qu’il fut un moment où les ivoiriens se moquaient du Cedi, la monnaie ghanéenne, pour sa faiblesse face au franc CFA. Cette dernière, la monnaie ivoirienne ne l’ a pas rendue indépendante sur le plan de l’énergie.

2. Des négociations sont en cours avec d’autres pays voisins en vue de conclure un contrat d’importation d’énergie pour environ 70 MW.

3. Une centrale thermique de location de 70 MW sera installée à Vridi pour accroître notre capacité de production.
Le coût financier de tous ces efforts consentis, s’élève à 35 milliards de francs CFA. C’est encore le contribuable ivoirien, qui paiera cette dette, par la faute de monsieur Léon Emmanuel Monnet, qui s’est enrichi illicitement à la tête du ministère des mines et de l’énergie. Souvenons-nous que monsieur Kouassi Bandaman Gilbert, l’ancien et tout puissant Directeur général des hydrocarbures a été limogé par le chef de l'Etat Laurent Gbagbo. Et cela pour sa mauvaise gestion. Lors de la formation du gouvernement SORO II, monsieur Léon-Emmanuel Monnet, ministre des Mines confronté au délestage et à la crise à la Société ivoirienne de raffinage (SIR) a été remercié, en cause sa très mauvaise gestion de ce secteur stratégique.
Après cette humiliation subie par le peuple ivoirien avec ce délestage sauvage, les ivoiriens ont droit à des explications et une justice. En clair, il faudra que le chef de l’Etat demande un audit sur la gestion calamiteuse du ministre Monnet. Depuis 1999, les ivoiriens souffrent et ils ne peuvent plus payer pour la faute de certains voleurs. Ce qu’on propose aux ivoiriens, c’est la fourniture d’information aux usagers sur le délestage afin qu’ils s’organisent au mieux. Ainsi, un site internet: www.delestage.gouv.ci sera opérationnel dès cette semaine prochaine. Ce dont les ivoiriens ont réellement besoin, c’est d’une gestion saine, équitable et transparente des affaires du pays. Le médecin après la mort, c’est ce qui est réservé aux les ivoiriens.

DES PERSPECTIVES INTERESSANTES POUR LES PAYS AFRICAINS

« Au lieu de se mobiliser autour de prédictions aléatoires sur le climat, nous ferions mieux de nous concentrer sur les problèmes futurs de l’énergie dont l’échéance est hélas inéluctable », avertit Claude Allègre.
Un secteur aussi stratégique que celui de l’électricité a été bradé à Bouygues. On peut citer celui de l’eau également. Deux secteurs stratégiques qui tiennent à la souveraineté du pays. D’ailleurs, les privatisations en série des secteurs de l'électricité et de l'eau en Afrique constituent un handicap à la réalisation des Objectifs du millénaire pour le développement. En 1952, la Côte d’Ivoire a crée, la société Energie Electrique de Côte d’Ivoire (EECI), société d’économie mixte, pour assurer la production, le transport et la distribution de l’électricité sur le territoire national. En Octobre 1990, débute la privatisation du secteur de l’électricité avec l’entrée de la société privée Compagnie Ivoirienne d’Electricité (CIE) à qui l’Etat de Côte d’Ivoire concède le service public de l’électricité. En Juillet 1994, on assiste à l’entrée du premier producteur indépendant d’électricité, la société privée Compagnie Ivoirienne de Production d’Electricité (CIPREL), propriétaire d’une centrale thermique installée à vridi.
Aujourd’hui, la privatisation de l’eau et de l’électricité dans les pays africains fait surtout l’affaire des compagnies multinationales installées en Europe, mais elle rend plus difficiles les conditions de vie des populations qui continuent de souffrir des pénuries d’eau et des délestages. Que faire devant la chute libre des conditions de vie des populations africaines ?
Les pays africains ont le devoir d’investir dans les énergies renouvelables, eux qui ont la chance d’avoir une biodiversité et les ressources naturelles fournies. Les pays africains peuvent investir dans les énergies renouvelables. En effet, il y a trois sources d’énergie renouvelable de natures très différentes et d’importances quantitatives extrêmement inégales : le soleil et tout ce qui en dérive, la géothermie naturelle et les marées. Tous les pays émergents ont compris la nécessité de l’énergie dans le développement. « Luz para todos » (l’électricité pour tous), voici le slogan lancé par le président Lula da Silva au Brésil. En Bolivie voisine, son homologue Evo Morales entend « transformer le pays en puissance industrielle ». Point commun aux deux dirigeants : ils comptent sur la puissance des eaux des plus grandes rivières amazoniennes pour assurer les besoins énergétiques croissants de leurs populations, et ce sans émission de gaz à effet de serre supplémentaire.
Pour relever le défi de l’énergie pour tous en Afrique, les énergies renouvelables vont jouer un rôle majeur en particulier le solaire thermique et photovoltaïque. Penser le Soleil comme une source d'approvisionnement énergétique inépuisable, dans des zones où l'ensoleillement est maximal, n'est que logique. L'Afrique doit au moins essayé, voire tout essayer. L'énergie photovoltaïque résulte de la transformation directe de la lumière du soleil en énergie électrique au moyen de cellules généralement à base de silicium. Pour obtenir une puissance suffisante, les cellules sont reliées entre elles et constituent le module ou panneau solaire.
En fonction de la puissance désirée, les panneaux eux-mêmes peuvent être assemblés pour constituer un champ photovoltaïque. Relié au récepteur sans autre élément, le panneau solaire fonctionne en fonction de la puissance d'ensoleillement. Elle est donc à son maximum lorsque le soleil est au zénith et nulle, la nuit.

Le Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC) fait campagne pour une prise de conscience du potentiel de cette technologie et l’installation de centrales solaires dans le Sahara pour alimenter en électricité l’Afrique du nord et l’Europe. Il coûterait beaucoup plus cher de ne pas agir que d’investir massivement dans ces technologies propres. En tout cas, le Maroc s’est lancé dans la technologie solaire pour le bien-être de sa population surtout villageoise.
Avec son programme d’électrification rurale, l’Office National d’Electricité (ONE) apporte l’électricité à de plus en plus de villages éloignés. Dans les régions ou l’habitat est très dispersé, il est impossible d’atteindre chaque maison avec le réseau. Grâce au solaire, les habitants de ces régions bénéficient aussi du confort de l’électricité. Il s’agit d’un programme innovant, lancé par l’ONE, avec des spécialistes de l’énergie solaire, qui assurent non seulement la fourniture des équipements solaires mais aussi un vrai service de proximité dans la durée.
L’énergie solaire est sans aucun doute, une des pistes sérieuses, à la portée des africains, s’ils veulent leur indépendance énergétique.

Dieu nous aide à saisir le sens du mot indépendance !
Dieu bénisse la Côte d’voire et l’Afrique !





OUATTARA OUMAR
Etudiant en 3ème Année – Licence
Droit – publique à l’Université de Bouaké – Abidjan
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