stockage de l'énergie solaire

[pierrerichard]

bonjour,
le thème que j'aborde ici dans ce sous-forum se trouve aussi dans le forum "chimie"sous le titre "stockage de l'énergie".
Je le relance pour une éventuelle réponse auprès d' internautes peut-être plus concernés.
Il s'agit du problème du stockage de l'énergie solaire par la chaine: cellules photovoltaïques/ électricité/ électrolyse de l'eau ( avec un peu d'acide sulfurique) et stockage des gaz. En admettant que les gaz (H2 et O2 ) puissent être séparés par une cloison étanche dans la partie verticale haute pour éviter les risques d'explosion dans les conditions stoechiométriques et en imaginant une électrolyse en vase clos entièrement rempli d'eau .ne risque-t-on pas de voir les gaz se dissoudre dans la solution et engendrer une d'explosion.
Mais surtout pourquoi ne serait-ce pas un moyen direct de stocker sans danger le mélange gazeux sous très forte pression et peut-être plus économiquement?
Merci de ne pas considérer que le coté farfelu de la question.
Bien évidemment dans l'attente de réponse de spécialiste je mets en garde tout internaute contre le danger de l'expérience.

[spoltibrun]

Bonjour , mise à part le coté très dangereux que vous citez , pourquoi utiliser le rayonnement solaire à seulement 20% de rendement (les rendements annoncés de 40% ne se font qu'en laboratoire) alors que le solaire thermique affiche 70% ?
Cela pour dire que le stockage ne comblera pas la difference de rendement en admettant qu'il ne consomme pas plus par sa technologie que la production elle meme (mélange gazeux sous très forte pression )

[Cécile]

La première questions à se poser est celle du rendement de ce type de stockage (surtout si l'on considère des installations individuelles, forcément moins performantes que des grosses installations industrielles). Or, industriellement, le rendement de l'électrolyse en continu est de 65 à 70 %. Autant dire qu'elle est probablement inférieure à 50 % dans le cas d'une électrolyse individuelle et intermittente. Puis la pile à combustible a un rendement de 90 %. Donc le rendement total de ton système de stockage d'électricité sera inférieur à 40 %. Inacceptable dans un monde où on a un grand besoin de toutes les énergies.

Spoltibrun, tu as raisons dans certains cas, mais pour répondre aux besoins d'électricité, par exemple pour l'éclairage et le frigo, le solaire thermique n'est que de peu d'utilité.

[BioTop]

Inacceptable dans un monde où on a un grand besoin de toutes les énergies.

Certe le rendement semble déporable... Mais!

Qu'en est-il dans le cadre par exemple d'une ferme éolienne ou d'une ferme solaire...

Toute cette énergie récoltée sous la forme de courant continu, qui va être transformé en courant alternatif puis dont on va devoir élever la tension pour pouvoir le balancer sur le réseau RTE...

Dans ces cas là,quel rendement peut-on esperer?

[BertrandR]

Certe le rendement semble déporable... Mais!

Qu'en est-il dans le cadre par exemple d'une ferme éolienne ou d'une ferme solaire...

Toute cette énergie récoltée sous la forme de courant continu, qui va être transformé en courant alternatif puis dont on va devoir élever la tension pour pouvoir le balancer sur le réseau RTE...

Dans ces cas là,quel rendement peut-on esperer?

Dans le cas des fermes éoliennes le courant généré est alternatif dès la génératrice et le rendement d'un transformateur pour transférer la puissance sur le réseau moyenne tension (63 kV) est très élevé pour des puissances de plusieurs MW ( > 97 %).
Pour les panneaux photovoltaïques c'est du courant continu en sortie, souvent du 48 V et il faut un onduleur pour transformer ce courant en alternatif, les onduleurs récents ont aussi des rendements supérieurs à 95 %.
Sur le réseau les pertes moyennes sont de l'ordre de 7 %, voir les infos du RTE.

[beaufanamus]

Juste pour apporter une petite précision, mais sur une installation PV reliée au réseau, il n'y a pas besoin d'élever la tension. Les modules PV branchés en série produise sous une tension comprise entre 500V et 1000V. L'onduleur n'a donc plus qu'à transformer le continu en alternatif.
Pour les rendements, sur petit onduleur (qq kW), c'est de l'ordre de 90-95%. Et plus on monte en puissance, plus les rendements sont en général bon.


Edit : grillé par BertrandR

[BertrandR]

Les modules PV branchés en série produise sous une tension comprise entre 500V et 1000V.

Tu connais des installations qui sont montées comme cela ? le problème, il me semble, c'est l'isolation entre la masse et les cellules et en général à cause de cela on hésite à monter au-dessus de 96 V.

[BioTop]

Ok pour le rendement...

Il reste donc à trouver un moyen, économique (bon rendement) et non polluant (batteries) pour stocker une part de l'énergie produite par le vent et le soleil, afin de lisser leur utilisation sur les périodes nocturnes ou nuageuses (Solaire) ou Calmes (Eolien).
Sans cela, en cas d'augmentation notable de la part des ENR, il faudra redémarrer des centrales polluantes pour alimenter les usagers aux périodes de pointes!

[Alex66]

Ok pour le rendement...

Il reste donc à trouver un moyen, économique (bon rendement) et non polluant (batteries) pour stocker une part de l'énergie produite par le vent et le soleil, afin de lisser leur utilisation sur les périodes nocturnes ou nuageuses (Solaire) ou Calmes (Eolien).
Sans cela, en cas d'augmentation notable de la part des ENR, il faudra redémarrer des centrales polluantes pour alimenter les usagers aux périodes de pointes!

C'est d'ailleurs un des arguments des anti-éoliens, qui expliquent que dans la mesure où la courbe de charge d'une éolienne est de 25% environ, il est nécessaire de produire de l'électricité d'une autre manière pendant les 75% du temps où l'éolienne ne marche pas. D'après eux (voir le site de "vent de colère", c'est rigolo...), seules les centrales hydrauliques et thermiques sont suffisamment réactives pour répondre rapidement à un accroissement soudain de la demande.
Conclusion: l'énergie éolienne est très polluante puisque à chaque fois que j'implante 1 MW éolien, je suis obligé de construire plein de centrales à charbon pour compenser les chutes de production quand il n'y a plus de vent (idem pour le solaire, mais ça, "vent de colère" n'en parle pas...).
Pour en revenir au stockage, c'est effectivement pas simple pour le photovoltaïque. En revanche pour le solaire thermodynamique, ça se fait beaucoup plus facilement dans la mesure où le soleil sert a chauffer un fluide caloporteur, qui sert a faire tourner une turbine. Si on ne sait pas trop stocker l'électricité, on sait en revanche stocker la chaleur.
Enfin, pour en revenir au premier post de ce topic qui parle de couplage photovoltaïque/électrolyse, les allemands de l'institut fraunhofer ont mis au point un système basé sur des mini-électrolyseurs associés à des cellules PV à haut rendement (les cellules étant soumises au flux solaire concentré), et dont le rendement de conversion solaire-> hydrogène est de 18%!
Pas mal pour un début

[BertrandR]

Ok pour le rendement...

Il reste donc à trouver un moyen, économique (bon rendement) et non polluant (batteries) pour stocker une part de l'énergie produite par le vent et le soleil, afin de lisser leur utilisation sur les périodes nocturnes ou nuageuses (Solaire) ou Calmes (Eolien).
Sans cela, en cas d'augmentation notable de la part des ENR, il faudra redémarrer des centrales polluantes pour alimenter les usagers aux périodes de pointes!

Seul l'hydroélectrique ou les centrales à combustible fossile sont capables d'apporter une solution à ce problèmes de consommation de pointe, et encore l'hydroélectrique est arrivé pratiquement à saturation dans un pays comme la France qui est pourtant relativement favorisé sur ce point.
Les centrales nucléaires ne sont absolument pas en mesure de régler ce problème je dirais même qu'historiquement en France l'électricité nucléaire à bas coût, est responsable du développement du chauffage électrique qui est lui-même responsable en grande partie des pointes...

Une solution bien plus efficace que le stockage d'énergie consiste à gérer la demande d'électricité et éviter les pointes en arrêtant de promouvoir les appareillages qui consomment beaucoup pendant les pointes : four électriques, plaques de chauffage élecriques (induction), micro-ondes, écran TV énergivores, chauffage électrique, PAC (surtout aérothermiques), clims ...
A l'échelle du réseau francais ce problème de pointe de consommation est certainement bien plus de dix fois plus important que celui de l'intermittence des 1500 ou 2000 MW d'éolien, pour l'électricité solaire ce n'est même pas la peine d'en parler tellement c'est peanuts.

[BioTop]

pour l'électricité solaire ce n'est même pas la peine d'en parler tellement c'est peanuts.

Tu peux expliquer çà?
le problème ne sera-t'il pas le même en cas de ferme solaire (comme celle-ci)

[BertrandR]

Tu peux expliquer çà?
le problème ne sera-t'il pas le même en cas de ferme solaire (comme celle-ci)

Ben oui, cette centrale solaire de 40 MW c'est vraiment exceptionnel. Pour la France la puissance installée en photovoltaïque raccordée au réseau était de 13 MW fin 2005 (1700 MW en Europe) à comparer aux 50 000 MW de puissance moyenne pour la consommation française. Pour le moment et pour un bon bout de temps encore les capacités en photovoltaïque ne risquent pas de poser de problème de gestion sur le réseau électrique français.
Pour info les Danois arrivent à gérer 20 % d'éolien sur leur réseau électrique, avant qu'on arrive à ce niveau...

[beaufanamus]

Tu connais des installations qui sont montées comme cela ? le problème, il me semble, c'est l'isolation entre la masse et les cellules et en général à cause de cela on hésite à monter au-dessus de 96 V.

Vivi, j'en connais, j'en monte même.
Les tensions sont souvent de l'ordre de 500V. Pour la tenu en tension, les modules sont souvent donnés pour 1000V (Kyocera, Sharp, Photowatt).

Je parle ici pour des installations reliées au réseau. On a alors tout intérêt à travailler en "haute" tension sur le bus continu pour limiter les pertes (dans la limite de ce que supporte les panneaux et l'onduleur).

[BertrandR]

Vivi, j'en connais, j'en monte même.
Les tensions sont souvent de l'ordre de 500V. Pour la tenu en tension, les modules sont souvent donnés pour 1000V (Kyocera, Sharp, Photowatt).

Je parle ici pour des installations reliées au réseau. On a alors tout intérêt à travailler en "haute" tension sur le bus continu pour limiter les pertes (dans la limite de ce que supporte les panneaux et l'onduleur).

Moi aussi je bricole dans ce secteur en ce moment, et sur une installation de 24 panneaux de 12 V quand j'ai demandé pourquoi on passait pas en 96 V plutôt qu'en 48 V pour avoir des cables moins gros on m'a évoqué ce problème d'isolation.
Mais cela dit avec 500 V en charge on arrive pratiquement à 1000 V à vide et il n'y a plus aucune marge de sécurité sur la tension d'isolation.
Enfin je verrai plutôt une tension de 350 V pour onduler directement en 220 V (310 V crète).
On m'a parlé aussi du problème des zones d'ombre au lever et coucher du soleil, il faut mettre dans la même branche en série les panneaux qui se trouvent dans la zone d'ombre car le panneau qui est le moins exposé limite le courant des autres panneaux en série.
Si tu as des infos plus fiables que ce qu'on m'a raconté ça m'intéresse.

[beaufanamus]

Moi aussi je bricole dans ce secteur en ce moment, et sur une installation de 24 panneaux de 12 V quand j'ai demandé pourquoi on passait pas en 96 V plutôt qu'en 48 V pour avoir des cables moins gros on m'a évoqué ce problème d'isolation.

Je suis assez perplexe, 100V de tenu diélectrique, ce n'est quand même pas la mer à boire. Si vous aviez des infos, je suis preneur.

Mais cela dit avec 500 V en charge on arrive pratiquement à 1000 V à vide et il n'y a plus aucune marge de sécurité sur la tension d'isolation.
Enfin je verrai plutôt une tension de 350 V pour onduler directement en 220 V (310 V crète).

Sur une installation reliée au réseau, il y a moins d'écart entre la tension à vide et en fonctionnement. En effet, l'onduleur fonctionne de manière à être le plus proche possible du point de puissance maximale, qui est, pour une T° et un ensoleillement donné, le point où le produit U*I est max (en site isolé sur batteries, c'est différent, on a U imposé par les batteries). Et la tension au point de fonctionnement max est d'environ 80% la tension à vide.

On m'a parlé aussi du problème des zones d'ombre au lever et coucher du soleil, il faut mettre dans la même branche en série les panneaux qui se trouvent dans la zone d'ombre car le panneau qui est le moins exposé limite le courant des autres panneaux en série.
Si tu as des infos plus fiables que ce qu'on m'a raconté ça m'intéresse.

La dessus, ce que je peux dire, c'est que les cellules PV se comportent comme des sources de courant (le courant de court-circuit est très proche du courant à puissance max). Sur une branche montée en série, si quelques cellules sont à l'ombre au milieu de toutes les autres au soleil, les cellules à l'ombre seront parcourues par un courant imposé par le reste, et doivent alors dissiper une puissance qui peut les endommager, et de plus ruinent le rendement de toute l'installation. C'est la raison pour laquelle il y a généralement des diodes de bypass d'intégrées.

voir http://www.cipcsp.com/tutorial/panneau-solaire.html
Je ne sais pas si ça répond à la question