lexique des termes techniques solaires.

Rédigé par Franck. Posté dans Solaire led, Ecologie, Economie, Innovation

lexique sur énergie solaire

Termes techniques solaire photovoltaique + divers

Ce lexique vous aidera à mieux comprendre les termes techiques et parfois barbares utilisés pour expliquer la technologie solaire dans son ensemble. Si vous souhaitez ajouter une définition qui vous semble importante, n'hésitez pas à nous contacter.

Les termes techniques utilisés dans le monde de l'énergie solaire.

Energie solaire.

L'énergie solaire provient de la fusion nucléaire qui se produit au coeur du Soleil. Elle se propage dans le système solaire et dans l'Univers sous la forme d'un rayonnement électromagnétique et nous l'apercevons de manière visible via les photons de lumière.
Globalement la terre reçoit en permanence une puissance de 170 millions de gigawatt, dont elle absorbe 122 et réfléchit le reste vers l'espace.

L'énergie solaire thermique.

L'énergie solaire thermique est la transformation du rayonnement solaire en énergie thermique. Cette transformation peut être soit utilisée directement pour la production d'eau chaude ou indirectement en convertissant la production de vapeur d'eau en énergie électrique. On utilise un fluide caloporteur pour véhiculer la chaleur au sein de l'installation.

Le fluide caloporteur.

Un fluide caloporteur est un fluide chargé de véhiculer la chaleur entre deux ou plusieurs sources de température afin d'utiliser la différence de température entre les différentes sources.
Le principe des fluides caloporteurs est également utilisé dans les échangeurs de chaleur tels que les systèmes de refroidissement des moteurs thermiques, les réfrigérateurs, les chaudières, les climatiseurs, etc...
Chaque fluide caloporteur est choisi en fonction de ses propriétés, telles la viscosité, la capacité thermique volumique, la chaleur latente de vaporisation ou de liquéfaction en cas de changement d'état, la conductivité thermique, etc...

L’énergie solaire photovoltaïque.

L’énergie solaire photovoltaïque est une énergie électrique produite directement à partir du rayonnement solaire sans aucune transformation préalable. La cellule photovoltaïque fonctionne sur le principe de l'effet photoélectrique. Afin d'obtenir une tension utilisable directement par les appareils basse tension, plusieurs cellules sont reliées entre elles sur un module solaire photovoltaïque. Plusieurs modules sont ensuite regroupés pour former ce que l'on appelera un panneau solaire.

Cellule photovoltaique.

Une cellule photovoltaïque est un composant électronique composée à base de silicium qui, exposée à la lumière (photons), produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque qui est à l’origine du phénomène. La tension obtenue est fonction de la lumière incidente et la cellule photovoltaïque délivre toujours une tension continue.

Les cellules photovoltaïques les plus répandues sont constituées de semi-conducteurs, principalement à base de silicium (Si) et plus rarement d’autres semi-conducteurs : séléniure de cuivre et d'indium (CuIn(Se)2 ou CuInGa(Se)2), tellurure de cadmium (CdTe), etc.

Elles se présentent généralement sous la forme de fines plaques d’une dizaine de centimètres de côté et de 200 micromètres d'épaisseur qui sont appelées « wafers ».

Le silicium.

Le silicium est le matériau semi-conducteur le plus utilisé dans la fabrication de cellule photovoltaique mais aussi de composants électroniques de natures différentes. Il existe des dizaines d'autres semi-conducteurs utilisés, comme le germanium, l'arséniure de gallium ou le carbure de silicium dont certains sont également utilisés dans la production de LED.

Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole "Si" et de numéro atomique 14 sur le tableau périodique des éléments. C'est l'élément le plus abondant dans la croûte terrestre, il représente envion un quart de sa masse. Le silicium utilisé pour la fabrication de cellules photovoltaiques n'existe pas à l'état naturel, on le trouve sous forme de composés : dioxyde de silicium (SiO2), silice (dans le sable, le quartz, la cristobalite, etc.), ou d'autres silicates (dans les feldspaths, la kaolinite...). Le sable est de loin le plus important sur terre néanmoins il n'est pas possible d'utiliser du sable pour fabriquer une cellule photovoltaique... et oui c'est dommage...

L'effet photoélectrique.

L'effet photoélectrique est la transformation directe d'énergie issue du rayonnement solaire en électricité.

Le semi-conducteur.

Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer à un courant électrique, quoique faible, est suffisamment importante. En d'autres termes, la conductivité électrique d'un semi-conducteur est intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants.

Le photon.

Le photon est la particule associée aux ondes électromagnétiques, des ondes radio aux rayons gamma en passant par la lumière visible, la lumière que nous percevons est donc essentiellement composée de photons.

Le photon n’a pas de charge électrique et n'a pas de masse. Il ne se désintègre pas de façon spontanée dans le vide.

Le Rayonnement solaire.

Le rayonnement solaire est l'ensemble du rayonnement émis par le Soleil. Le Soleil émet des ondes électromagnétiques dont le spectre s'étend des ondes radio aux rayons gamma, en passant par la lumière visible.
L'intensité du rayonnement n'est pas constante et augmente énormément lors des éruptions solaires pendant les maxima du cycle solaire qui se produisent tous les 12 ans. 2012 est une année de maximum solaire d'ou des éruptions solaires importantes avec éjections d'EMC ( éjections de masse coronale ) voire même des tornades solaires dont le tube peut atteindre plusieurs centaines de milliers de kilomètres de haut, c'est dire si sa puissance est inconcevable.
Une faible partie seulement du rayonnement solaire parvient jusqu'à la surface de la Terre, le reste de ce rayonnement est réfléchi ou filtré par l'atmosphère et l'ionosphère.

EMC ( Ejection de Masse coronale ).

Une éjection de masse coronale est une bulle de plasma ( l'un des 4 états possibles d'une matière après le liquide, le gaz et le solide ) produite dans la couronne solaire qui explose. Elle est souvent liée à une éruption solaire ou à l'apparition d'une protubérance solaire. Elle modifie les caractéristiques du vent solaire, se déplaçant à très grande vitesse dans l'espace (entre 100 km/s et 2 500 km/s) et peut parcourir la distance Terre-Soleil en quelques jours (typiquement trois jours).
La fréquence des EMC varie en fonction du cycle solaire. On constate en moyenne une EMC par semaine lors du minimum solaire et deux à trois EMC par jour lors du maximum solaire comme cette année 2012. Seule une petite partie des EMC est dirigée vers la Terre et par conséquent susceptible de provoquer des orages magnétiques pouvant entrainer de gros dégats sur nos satellites et sur le reseau électrique mondial.

Un héliostat.

Un héliostat ( de Helios, mot grec désignant le Soleil ) est un dispositif de pointage permettant de suivre la course du Soleil. Sur une installation solaire destinée à produire de l'énergie, on s'en sert généralement pour orienter le dispositif qui capte les rayons du soleil durant toute la journée afin de maximiser le rayonnement solaire reçu sur le dispositif.
Peut également servir à suivre la course des étoiles ou d'un astre. La plus ancienne mention d’un héliostat dans la littérature remonte dans un livre datant de 1742 c'est vous dire qu'il ne s'agit pas d'une invention récente.

L'inclinaison d'un panneau solaire.

En mécanique céleste, l'inclinaison décrit l'angle entre le plan de référence et le plan de ce que l'on vise.
L'inclinaison d'un panneau solaire est importante car la course du soleil au fils de l'année est basée sur une élipse et non sur un cercle parfait. Le soleil est ainsi plus haut dans le ciel en été et plus bas en hiver, l'inclinaison est donc primordiale pour capter un maximum de rayonnement solaire.

L'orientation d'un panneau solaire.

Au sens littéral du terme, l'orientation matérialise la direction de l'Orient, c'est à dire l'emplacement du Soleil au moment du Lever lors de l'équinoxe. On se sert aussi du terme orientation pour définir une direction par rapport aux 4 points cardinaux avec en référence le nord d'une boussole.

Le rendement énergétique.

Le rendement exprime de façon concrète le ratio entre le résultat que l'on obtient et son efficacité théorique maximale. On estime par exemple qu'un panneau solaire monocristallin offre un rendement de 14 à 16% quand un panneau solaire amorphe n'en offre que 5 à 7%. Dans le cas d'un panneau solaire, on reçoit un rayonnement solaire de 1000w au m² par conséquent en ne captant que 60Wc ( watt crête ) au m² un panneau solaire amorphe offre un rendement de seulement 6%.

Méthode de calcul : 60Wc / 1000 W m² = 0.06 soit bien 6%.

Le watt crête.

Le watt-crête (Wc ou Wp, de l'anglais Watt-peak) est une unité de mesure représentant la puissance maximale d'un dispositif et en l'occurence d'un panneau solaire permettant la comparaison du rendement des matériaux photovoltaïques, dans les mêmes conditions.

Dans une installation solaire photovoltaïque, c'est le rendement maximal pouvant être obtenue dans des conditions standards définies comme suit :
  • Un ensoleillement de 1 000 W/m2
  • Une température des panneaux de 25 °C
  • Une répartition spectrale du rayonnement dit AM 1.5, correspondant au rayonnement solaire parvenant au sol après avoir traversé une atmosphère de masse 1kg à un angle de 45°.
Pour une surface donnée, un panneau est d'autant plus efficace que son Wc est élevé. Les valeurs courantes sont de l’ordre de 60 à 200 W, soit un rendement de 6 à 20%, voir méthode de calcul plus haut.
Si la température est plus élevée que 25 °C, il faut compter une perte de rendement de 0,4 % par degré ce qui est en soit un paradoxe car qui dit rayonnement intense dit aussi chaleur élevée...

La longueur d’onde.

La longueur d’onde est une grandeur physique, homogène à une longueur, utilisée pour caractériser des phénomènes périodiques. La longueur d'onde correspond à la couleur de la lumière. Ainsi, une lumière constituée d'ondes de la même longueur d'onde, est dite monochromatique, à l'inverse une lumière constituée d'ondes de différentes longueurs d'ondes comme celle émise par le soleil est dite polychromatique ( plusieurs couleurs ).

On distingue ainsi les ondes radio avec des longueurs d'onde très élevées en fréquence, puis les infra rouge situé au dela de 780nm ( nanomètre ), puis les différents couleurs visibles à l'oeil humain définies comme ci-dessous pour nous diriger ensuite vers les rayons ultra violet( de 100 à 380 nm ) après quoi nous trouverons les dangereux rayons X et les bien plus dangereux rayons gamma qui auraient causé par 2 fois l'exctinction de 99% de toute vie sur terre depuis la naissance de notre jolie planète.

  • onde radio
  • infrarouge
  • rouge (620-780 nm)
  • orange (592-620 nm)
  • jaune (578-592 nm)
  • vert (500-578 nm)
  • bleu (446-500 nm)
  • violet (380-446 nm)
  • de 100 nm à 380 nm (UV)
  • rayons X
  • rayons gamma

Une LED.

Une led est une diode électroluminescente, abrégée sous les sigles DEL ou LED (de l'anglais light-emitting diode). Il s'agit d'un composant opto-électronique capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. C'est l'inverse d'une cellule photovoltaique qui elle produit de l'électricité dès lors que la lumière la parcourt.
Une diode électroluminescente ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens et produit un rayonnement monochromatique ( ou polychromatique incohérent ) à partir de la conversion d’énergie électrique lorsqu'un courant la traverse.

Le kilowattheure.

En électricité, on utilise le watt-heure (Wh). Il s'agit de l'énergie consommée pendant une heure par un appareil ayant une puissance d'un watt. Comme les appareils sont en général assez gourmands on utilise plus volontier son multiple le kilowattheure (kWh) qui vaut 1 000 Wh.

La tension.

La tension électrique est la circulation du champ électrique le long d'un circuit tel un câble électrique.
L'unité de mesure en est le volt, unité de symbole V.

Le volt.

Le volt (symbole : V) est une unité de mesure de tension électrique, de force électromotrice et de différence de potentiel (ou tension) et dérivée du SI. On doit ce nom à Alessandro Volta, inventeur italien de la pile électrique en 1800.
Il correspond à la différence de potentiel électrique qui existe entre deux points d'un circuit parcouru par un courant constant de 1 ampère lorsque la puissance dissipée entre ces deux points est égale à 1 watt.

Le courant.

En électricité, le courant se déplace dans des câbles conducteurs généralement en cuivre. Plus la tension est élevée et plus la propulsion des électrons est importante et donc dangereuse pour l'être humain.
Le symbole de l'intensité électrique est I et son unité l'Ampère ( A ). Plus le courant est important et plus la puissance est conséquente. Le courant correspond à un débit d'électron dans un matériau conducteur, souvent comparé à l'écoulement des molécules d'eau dans un tuyau. L'ampère ( A ) est l'unité SI d'intensité d'un courant électrique.

L’ohm.

L’ohm (symbole Ω venant de la lettre grecque majuscule « Oméga ») est l'unité dérivée de résistance électrique du Système International (SI). Il a été nommé ainsi en l’honneur de Georg Ohm.
Sa définition précise est : résistance électrique entre deux points d'un conducteur lorsqu'une différence de potentiel constante de 1 volt, appliquée entre ces deux points, produit dans ce conducteur un courant de 1 ampère, ledit conducteur n'étant le siège d'aucune force électromotrice. Oui c'est barbare comme définition mais c'est comme ça...

La Résistivité électrique.

La résistivité d'un matériau, généralement symbolisée par la lettre grecque rho (ρ), représente sa capacité à s'opposer à la circulation du courant électrique.
Elle correspond à la résistance d'un tronçon de matériau de 1 m de longueur et de 1 m2 de section et est exprimée en ohm mètre (Ωm).
La résistance est la grandeur inverse de la conductance électrique, elle dépend de la température et est propre à chaque matériaux.

La lumière.

La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire dont les longueurs d'onde sont comprises entre 380 nm (violet) et 780 nm (rouge). La lumière est intimement liée à la notion de couleur. C'est Isaac Newton qui propose pour la première fois au XVIIe siècle un cercle des couleurs chromatiques fondé sur la décomposition de la lumière blanche.

La vitesse de la lumière a été fixée à 299 792 458 mètre par seconde en 1983 par le Bureau international des poids et mesures soit 299.792 Kmh. Elle met 8 minutes et 19 secondes pour nous parvenir du soleil.

Le lithium.

Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3. Dans le tableau périodique des éléments, il est situé dans le groupe 1, parmi les métaux alcalins. Le lithium est souvent utilisé comme anode de batterie du fait de son grand potentiel électrochimique. Les batteries lithium sont très utilisées dans le domaine des systèmes embarqués du fait de leur grande densité énergétique aussi bien massique que volumique.

Après avoir lu cette page, vous disposerez de connaisances supplémentaires appréciables.
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