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Introduction
Aujourd’hui l’électricité est partout, dans l’industrie, l’habitat, la sante,… . Rien que dans nos habitations respectives nous utilisons l’électricité pour tout. Ces besoins en énergie électrique sont de plus en plus croissants, de ce fait maitriser parfaitement les couts que la satisfaction de tels besoins engendre est plus qu’indispensable. La limitation des réserves en ressources fossiles ainsi que leur impact négatif sur l’environnement d’une part, et la croissance de la demande en énergie d’autre part, font naître un nouveau principe de production d’électricité utilisant des énergies renouvelables
L’économie de la construction repose sur la réduction des couts en général afin de minimiser les dépenses occasionnées à différent étape de la construction, entre autre celui l’électrification d’un projet d’habitation.
Dans ce chapitre, nous allons présenter des définitions sur les énergies renouvelables. Puis, nous présenterons les systèmes photovoltaïques ainsi que leurs constituants. Enfin, nous intégrons l’ensemble des éléments d’une habitation domestique.
NOTIONS DE BASE
Les énergies renouvelables sont toutes les sources d’énergie dont le renouvellement est assez rapide pour qu’elles puissent être considérées comme inépuisables à l’échelle du temps humain. Elles proviennent de phénomènes naturels cycliques ou constants. Leur caractère renouvelable dépend d’une part de a vitesse à laquelle la source est consommée, et d’autre part de la vitesse à laquelle elle se renouvelle. Il existe plusieurs types d’énergies renouvelables, on compte ;
Energie solaire : Le soleil est une étoile formée de gaz extrêmement chauds, il est constitué de 75% d’hydrogène, 23% d’hélium et 2% d'autres molécules. Les atomes d’hydrogène sont transformés en hélium par une réaction de fusion thermonucléaire massive. La masse est alors transformée en énergies selon la formule d’Einstein (E=mc²). Cette réaction maintient la surface du soleil à une température approximative de 5800 °K. L’énergie du soleil est transformée sous forme de rayonnement dans l’espace de manière uniforme et dans toutes les directions. Lorsqu’elle a parcouru 150 millions de kilomètres du soleil vers la terre, sa densité extraterrestre totale diminue à 1367 W/m². Cette valeur est connue sous le nom de constante solaire. En une heure, la terre reçoit suffisamment d’énergie du soleil (1,2.10¹⁷W) pour combler ses besoins pour presque une année.
Energie éolienne : C’est l’énergie du vent, dont la force motrice est utilisée dans le déplacement de voiliers et autres véhicules. Cette énergie est produite par la force exercée par le vent sur les pales d’une hélice. Cette hélice est montée sur un arbre qui peut être relié à un générateur qui transforme l’énergie mécanique en énergie électrique.
Energie Hydraulique : C’est l’énergie fournie par le mouvement de l’eau, sous toute ses formes ; chutes d’eau, vague, cours d’eau, courants marin, marée. Ce mouvement peut être directement utilisé, par exemple avec un moulin à eau, ou plus couramment être converti, par exemple en énergie électrique dans une centrale hydroélectrique.
Biomasse : Dans le domaine de l’énergie, la biomasse est la matière organique d’origine végétale, animale, bactérienne ou fongique utilisable comme source d’énergie. Cette énergie peut être extraite par la combustion direct (bois ou charbon) ou indirect après un processus de transformation de la matière première, la méthanisation (biogaz) ou d’autres transformation chimique.
Energie géothermique : Du grec géo «terre» et thermos «chaleur», la géothermie se définit comme étant l’énergie géothermique issue de l’énergie de la terre qui est convertie en chaleur. Le principe consiste à extraire l’énergie géothermique contenue dans le sol l’utiliser sous forme de chauffage ou pour transformer en électricité.
LES SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES
Découvert en 1839 par Antoine Becquerel, l'effet photovoltaïque permet la transformation de l'énergie lumineuse en électricité. Ce principe repose sur la technologie des semi-conducteurs. Il consiste à utiliser les photons pour libérer les électrons et créer une différence de potentiel entre les bornes de la cellule qui génère un courant électrique continu. L'hélio électricité est apparue en 1930 avec les cellules à oxyde cuivreux puis au sélénium. Mais ce n'est qu'en 1954, avec la réalisation des premières cellules photovoltaïques au silicium dans les laboratoires de la compagnie Bell Téléphone, que l'on entrevoit la possibilité de fournir de l'énergie. Très rapidement utilisées pour l'alimentation des véhicules spatiaux vers les années 60 avec l'équipement de satellites spatiaux. Puis à partir de 1970, les premières utilisations terrestres ont concerné l'électrification des sites isolés. Au cours des années 80, la technologie photovoltaïque terrestre a progressé régulièrement par la mise en place de plusieurs centrales de quelques mégawatts, et est même devenue familière des consommateurs à travers de nombreux produits de faible puissance y faisant appel : montres, calculatrices, balises radio et météorologiques, pompes et réfrigérateurs solaires [Rnc 02].
Figure II. 1 : Conversion de l’énergie solaire en électricité
Le terme « photovoltaïque » souvent abrégé par le sigle « PV », a été formé à partir des mots « photo » un mot grec signifiant lumière et « Volta » le nom du physicien italien Alessandro Volta qui a inventé la pile électrochimique en 1800. L’effet photovoltaïque est la conversion directe de l’énergie solaire en électricité. L’énergie photovoltaïque est obtenue directement à partir du rayonnement du soleil. Les modules photovoltaïques composés des cellules photovoltaïques à base de silicium ont la capacité de transformer les photons en électrons. La conversion photovoltaïque se produit dans des matériaux semi-conducteurs. L’énergie sous forme de courant continu est ainsi directement utilisable.
NB : A titre de rappel, il est à retenir que :
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