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TPE- Energie Solaire et Photovoltaïsme.



  1. #1
    C-C-B

    TPE- Energie Solaire et Photovoltaïsme.


    ------

    Bonsoir;
    Je représente notre équipe de TPE composée de trois élèves de 1ère S (et derrière ce pseudo barbare se cache nos initiales, n'y voyez rien d'autre )
    Lycéens de l'établissement français de Rome (d'anciens élèves ici peut être? ), nous avons choisi pour thème de TPE (les fameux Travaux Pratiques Encadrés) l'énergie solaire.
    Je sais que le thème est on ne peut plus "classique", voir peut être banal pour cette épreuve anticipée du BAC, mais nous avons choisi de passer outre, misant sur une présentation originale du sujet (et puis, bon, c'est l'année du Solar Impulse : http://www.solarimpulse.com/ , voila qui vaut au moins le coup qu'on s'y intéresse.)

    Voila pour la présentation.
    Il nous a semblé être une bonne idée de créer notre propre cellule photovoltaïque.
    L'idée théorique semble plutôt simple (et c'est là que j'espère que nous avons bien compris le principe ):
    Une plaque de verre conductrice est récouverte d'un film de Dioxyde de Titane (Ti02), lui même coloré par un colorant naturel (mûres, framboises etc...)
    Une deuxième plaque de verre conductrice sert de deuxième électrode.
    Nous trouvons donc entre ces deux plaques de verres conductrices (dans l'ordre où les photons arrivent sur la plaque):
    -Du TiO2
    -Un colorant naturelle
    -Une solution électrolytique (Iodure I-)
    -Une couche de graphite
    Et forcément, les électrodes, les plaques de verres conductrices aux deux "bouts".
    C'est celles-ci qui semblent poser problèmes. Nous pouvons transformer des plaques de verre en plaques de verres conductrices. Cela nécessite du Sn02 (nous en avons). Néanmoins, la manipulation indique également l'utilisation d'un solvant (qui n'est pas précisée, mais qui semblerait, après recherche, être un produit dangereux, difficilement manipulable par des lycéens, et également difficilement procurable en Italie), ainsi que le chauffage de la plaque de verre à 450°, pendant plus de 10 min. Les quelques tests que nous avons fait ont fait exploser la plaque de verre dès les cinq première minutes.
    Bref, cette étape nous semble difficilement concevable.
    Nous nous sommes donc adressés à une entreprise Américaine (Hartfort Glass), ainsi qu'aux verreries Saint Gobain, dans l'espoir de pouvoir acheter ces plaques de verres conductrices ("Conductive (tin dioxyde coated) transparent Glass). En absence pour l'instant de réponses, nous aimerions savoir si vous savez où se procurer ces plaques particulières. Nous avons pensé que peut être d'anciens élèves, étudiants, ayant fabriqué ces cellules de Graetzel serait en mesure de nous en fournir éventuellement.
    Avez-vous également des conseils particuliers à nous fournir? Voir même d'autre expérimentations réalisables?
    Je suis tout à fait disposé à répondre à toutes vos questions si j'ai été trop peu précis ou trop vagues.

    J'ai placé ce sujet dans la catégorie "Physique". J'espère ne pas m'être trop trompé. Si je n'ai pas choisi la partie Chimie, c'est car nous aurons quelques questions (si d'ici là nous n'avons pas trouvé les réponses, bien sur) sur le principe d'électrons "arrachés" par les photons, et sur comment la longueur d'onde peut influencer la production énergie. Rien de plus précis pour l'instant.
    Voila, bonne soirée à tous, et merci de l'attention que vous pourrez porter à ce sujet.

    PS: Quelques uns des liens que nous avons consulté:
    http://www.solideas.com/papers/JCE98.pdf
    http://www.solideas.com/solrcell/english.html
    http://fr.ekopedia.org/Cellules_graetzel

    -----

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  3. #2
    LPFR

    Re : TPE- Energie Solaire et Photovoltaïsme.

    Bonjour.
    Dans le même lien que vous donnez, on peut acheter le kit pour faire la cellule pour $ 45 (plus $ 10 de frais de port).

    Recouvrir du verre avec une couche conductrice n'est pas aussi simple qu'on le dit. Mais on en trouve dans tous les appareils à écran: PC, téléphones potables, iPods, etc. Mais le plus facile est de l'acheter (il vient dans les kits).
    Au revoir.

  4. #3
    C-C-B

    Re : TPE- Energie Solaire et Photovoltaïsme.

    Bonsoir,
    Merci pour votre réponse. Nous avions vu les Kits sur le site, mais pour diverses raisons, on pensait que ça serait plus simple de fabriquer la cellule de A à Z. Au final, on revient quand même à cette solution, vu le fiasco du recouvrement de la plaque de verre.
    Voila une question qui pourra sembler bien superficielle, mais à notre place, qu'est ce qui vous semblerez important d'aborder dans une présentation des énergies solaires?
    Ceci uniquement dans le but de voir différents avis, et certainement pas dans le but de se faire mâcher le travail (au bout de quelques mois, nous commençons quand même à avoir quelque bases).
    Nous aurions aimé pouvoir interviewer un spécialiste, mais peut être du fait que nous soyons sur Rome, nous n'avons pas eu de grand succès dans ce domaine.
    Pour expliquer brièvement ce que nous avons l'intention de présenter, voici les différents points que nous évoquerons:
    Dans une sorte d'introduction, nous traiterons l'énergie solaire "historiquement" parlant (en parlant par exemple de la légende de Syrracuse et des mirroirs d'Archimède, des expériences qui ont établie qu'elle était infondée, etc...)
    Nous voudrions ensuite traiter l'énergie photovoltaïque, présentant notre cellule, les principes de fonctionnement et les facteurs conditionnant l'efficacité, etc...
    Il nous semble important également important de parler de l'énergie solaire thermique, notamment au travers d'une explication des principes de fonctionnement des usines solaire thermique (en Espagne, aux USA, etc...)
    Enfin, nous voudrions également aborder tous les projets autours du solaire ( le solar impulse, les voitures solaires).
    Maintenant, ce qui par exemple nous pose plus de problèmes, c'est de savoir en quoi le solaire peut ou non répondre aux problèmes énergétiques du monde de demain. C'est réellement la partie où les données sont soient trop peu précises, soit trop nombreuses (parfois contradictoires), les avis sur Internet semblent partagés... Et pour l'instant, nous ne savons pas exactement par quel bout le prendre.
    Voila, ce n'est pas notre plan, juste des orientations mises sur le papier.
    Bref, sur ce, c'est réellement vos avis que nous cherchons. Eventuellement, des liens (ou voir des articles de magazines, des thèses...) qui pourraient apporter des informations supplémentaires.

    Merci de votre attention.

    Bonne soirée.

  5. #4
    LPFR

    Re : TPE- Energie Solaire et Photovoltaïsme.

    Bonjour.
    Comme je suis plus imperméable que les jeunes au lavage de cerveau permanent à propos des énergies renouvelables, je vous pousserai plutôt à mettre les choses à leur place. Mais attention à ne par heurter vos enseignants, car je ne suis pas sûr que eux n'aient pas gobé toutes les bêtises sur ce sujet.

    Premièrement, l'histoire des miroirs ardents d'Archimède est un mythe. Ce qui compte dans les miroirs ardents est l'aperture numérique du miroir (rapport focale/diamètre). Un simple calcul montre que c'est impossible. De plus, je crois que les Mythbusters l'ont essayé (il faut vérifier).

    Une autre chose souvent ignorée est le temps que met une cellule photovoltaïque à "rendre" l'énergie consommée pour la fabriquer: autour de deux ans. Et ici il ne s'agit pas de coûts de fabrication. Uniquement d'énergie. Car si on parle de coûts alors c'est ridicule. Le prix est tellement élevée que, sans subventions gouvernementales et sans que les autres utilisateurs de l'EDF financent l'achat par EDF de l'énergie solaire à des prix ridiculement élevés, le solaire ne vaudrait pas un clou.

    L'énergie solaire ne fait qu'à sa tête. Il n'y a du soleil que pensant la journée et seulement s'il fait beau. Cela ne donne que quelques 2000 heures utilisables en France (probablement un peu plus en Italie).
    Même chose pour les éoliennes. Il faut donc trouver un moyen de stocker l'énergie. Le seul moyen avec un rendement décent est celui de deux barrages: on remplit celui d'en haut aux heures riches et on le vide aux heures pauvres. Le problème est que les configurations adaptées sont déjà toutes utilisées en France. Et la capacité totale ne fait même pas une nuit d'utilisation.

    Il faut donc utiliser une source "fiable" pour suppléer aux carences quand il n'y a pas de soleil ou du vent: des centrales hydrauliques, thermiques ou nucléaires. Mais en France, les ressources hydrauliques sont déjà toutes utilisées (même les toutes petites).
    Lors du premier choc pétrolier on avait placé beaucoup d'espoirs dans la "conversion directe": décomposer l'eau directement avec les photons de la lumière visible. Malheureusement, on n'a pas réussi à trouver le bon catalyseur. La seule conversion "directe" en combustible reste la biomasse: la conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique à travers la fonction chlorophyllienne. Autrement dit: bruler du bois et des plantes.
    Et de préférence pas de l'huile de palme, éthanol ou d'autres biocarburants, qui ont pour effet d'affamer les pays pauvres.

    Pour ce qui est de la littérature, je crois qu'aussi bien "Scientific American" que "Pour la Science" ont fait des dossiers sur l'énergie et sur l'énergie solaire. Je ne me rappelle plus du nom de l'édition italienne de "Scientific American" mais vous avez internet pour le trouver, et pour retrouver les numéros qui traitent le sujet.
    Au revoir.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    calculair

    Re : TPE- Energie Solaire et Photovoltaïsme.

    Bonjour

    un lien faisant un point sur les énergies renouvelables

    http://www.novethic.fr/novethic/plan...que/100280.jsp.

    Je pense d'un coup à un bilan à faire.....

    Quel est Le besoin energetique global de la planete ?

    1) maintient d'une temperature acceptable

    2) assurer les besoins vitaux ( besoins du monde vivant,vegetaux, animaux etc ;

    3) les besoins des humains pour leur activité et confort...

    4) l'energie qui repart vers l'espace du fait de la temperature moyenne du globe et du coefficient de reflexion du sol

    5) autres consommations .....

    6) comparer tout cela à ce qu'apporte notre soleil.

    7) discuter de la marge existante
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  8. #6
    C-C-B

    Re : TPE- Energie Solaire et Photovoltaïsme.

    Bonjour,
    Merci à vous deux pour vos réponses, on essaye d'en tenir compte un maximum.
    A LPFR;
    Effectivement, les mirroirs d'Archimède relèvent du mythe, c' est ce que je voulais dire. Des étudiants avaient néanmoins réussi à mettre le feu à un navire reconstitué situé à une quinzaine de mètres. Mais l'expérience restait peu convaincante: elle tenait pas compte de l'orientation du soleil (Syracuse fait face à la mer par l'est je crois), le bateau mis a feu était immobile, les mirroirs utilisés n'étaient pas en bronze, etc... D'autres faits ont prouvé qu'elle n'était que trop superficielle pour démontrer quoi que ce soit (et qu'elle était fausse qui plus est).
    Bref, ce n'est pas la question.

    Maintenant, votre réponse se révèle assez perturbante, elle semble rejoindre les nombreux débats qu'on peut trouver sur Internet.
    Par exemple, le rapport ci dessous, fait par deux chercheurs américains de l'université Duke en Caroline du Nord soutient que l'énergie solaire photovoltaïque coute désormais moins cher que l'énergie nucléaire...
    http://www.ncwarn.org/wp-content/upl...ort_final1.pdf
    (une synthèse du rapport: http://theenergycollective.com/oshad...heaper-nuclear )

    Vous parlez également de "lavage de cerveaux"... De qui et dans quel but?

    Un autre rapport ( http://www.photovoltaique.info/IMG/p...EA-PVPS_FR.pdf ) affirme -chiffres à l'appui, mais non les sources ni la facon dont ils sont obtenus- que le photovoltaisme entraine d'énormes bénéfices dans le monde urbain de l'OCDE.

    De meme, j'avais suivi la démonstration sur un site ou l'internaute démontrait qu'il faudrait une superficie égale au quart du Sahara, recouverte de champs de panneaux photovoltaiques, pour subvenir aux besoin énergétiques mondiaux.
    Les chiffres avancées sortaient un peu de nulle part (mais peut etre étaient-ils justes), mais le raisonnement semblait logique.
    Maintenant, nous sommes bien conscients que ce raisonnement a d'énormes lacunes: on n'y tenait pas compte du déplacement de l'énergie, emmagasinement, stockage, ni meme du cout etc... Il ne tenait pas compte non plus qu'il est impossible que le monde ne soit jamais dépendant d'une seule source d'énergie, situé au meme endroit, dans un meme pays (avec tous les risques que cela entraine géopolitiquement).
    Mais l'idée est là. Il n'existe pas que le Sahara comme désert, et il n'y a pas que l'énergie solaire photovoltaique.
    Si seul le cout est un frein, ne peut-on pas s'attendre à une très forte croissance du solaire dans les années/décennies à venir?
    A près tout, la technologie évolue, et plus la production, plus le cout diminue, non?
    En tout cas, merci beaucoup de votre réponse, qui répond à plusieurs questions, en soulèvent d'autre, exactement ce qu' il nous faut pour avancer (et au delà du TPE, je trouve la discussion très intéressante et enrichissante).
    Merci pour les suggestions de revues, nous nous pencherons dessus.


    A calculair

    Merci d'avoir partagé ces différents axes et pour le lien.
    Ce qu'il nous manque encore cruellement ce sont des chiffres fiables à 100%, avec lesquelles nous pourrions arriver nous meme aux bilans établis concernant les différentes besoins énergétiques..
    Dans le cadre du TPE, l'idéal serait de pouvoir interroger 2en live2 un spécialiste, ce qui scolairement parlant apparait toujours plus fiable qu'Internet...

    En tout cas, merci encore de vos contributions, je vous tiendrai au courant des avancées du groupe, aussi bien sur ce domaine plus économique que pour les expériences que nous voudrions faire.

    (PS: Etant au lycée en ce moment, je galère un peu avec le clavier qwerty... Excusez moi pour les fautes d'orthographes)

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  10. #7
    LPFR

    Re : TPE- Energie Solaire et Photovoltaïsme.

    Bonjour.
    Le lavage de cerveau est la répétition à plus qu'à satiété des trucs concernant l'environnement. Le fond est correct, mais le lavage de cerveau fait que l'on tombe dans des absurdités du genre que l'enfoncement de certaines iles du Pacifique est du au réchauffement climatique et à la montée du niveau des océans. Alors que ce réchauffement n'aura lieu que plus tard et la montée, encore plus tard.
    D'ailleurs, le choix même de votre sujet est une conséquence de ce lavage de cerveau, car vous n'êtes pas les seuls à choisir ce type de sujet.

    Pour ce qui est du prix du solaire, le meilleur rapport n'est pas celui que vous donnez, mais les investissements des financiers, qui eux, analysent l'environnement avec leur portefeuille et non avec leur cœur. Ils investissent en ce qui est rentable. Actuellement, en France, c'est rentable grâce aux mesures de soutient. Mais comme elles vont être rognés, la rentabilité va baisser, et les investissements aussi. Il ne suffira plus d'acheter les panneaux solaires en Chine.

    De plus, ce type de calcul est presque toujours "aidé" pour montrer ce que l'on veut. Il y a 50 ans on a fait la même chose en France pour prouver que la bonne solution était le nucléaire. Avec l'augmentation du prix du pétrole les calculs faux sont devenus vrais.
    Et pour aider le calcul, on finit par "Après tout, la technologie évolue, et plus la production, plus le cout diminue, non?".

    Pour calculer les surfaces, c'est assez simple. On connait la constante solaire suivant la latitude, et les heures d'ensoleillement. Puis on connait le rendement des panneaux. Le calcul de surfaces est immédiat.

    Mais ce qui est un vrai problème est que le solaire ne produit que pendant un partie de la journée. Et que l'on ne sait pas stocker de l'énergie de façon rentable en quantités suffisantes. D'ailleurs c'est le problème des véhicules électriques.
    Au revoir.

  11. #8
    calculair

    Re : TPE- Energie Solaire et Photovoltaïsme.

    Bonjour,

    Il faut savoir être critique par rapport au discours ambiant.

    Chaque forme d'energie a ses avanges et ses inconvenients. Si l'une etait plus pratique et moins chère cela ss traduirait dans les projets de developpement de nouvelles centrales.

    Il faut aussi diversifier les sources d'energie et cela à un cout

    Les liens ci dessous vous permettrons d'approcher le problème. Je conseille toute fois de comparer et valider et de reflechir sur ces données en gardant votre sens critique:

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Centrale_nucl%C3%A9aire

    http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_%C3%A9olienne

    http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89n...volta%C3%AFque
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  12. #9
    C-C-B

    Re : TPE- Energie Solaire et Photovoltaïsme.

    Bonjour;
    Voila, je suppose que comme sur la plupart des forums, on n'aime pas trop trop que les vieux sujets remontent. Mais un an et des résultats très encourageants plus tard (20 quoi...); il fallait bien faire un saut pour vous remercier de vos réponses et de votre temps.
    La cellule solaire a bien été fabriquée grâce aux kits, et elle marchait. Forcément, dans une épreuve évaluée aussi "gentiment" que les TPE, ça a plu. Et suites à vos réponses, nous nous sommes pas trop attardés sur l'avenir du solaire dans le quotidien, sinon en présentant quelques inventions qui nous parraissaient intéressantes (le scooter solaire, à Rome, voila une solution d'avenir!) sans être révolutionnaires.
    Bref, merci encore. Si d'autres personnes choississant le thème du solaire ont besoin d'un coup de main, je m'efforcerai de les aider!

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