Le développement du solaire photovoltaïque

Les usages du solaire photovoltaïque se développent vite et celui-ci  possède de nombreuses applications pour les sites isolés et les appareils mobiles. Pour une utilisation massive, les scénarios optimistes, par exemple celle envisagée par l’ADEME1,  tablent sur une production maximale de 40 TWh en 2030, qui représenterait une production de 11% de l’énergie électrique au cours de l’année. Cela suppose l’installation de l’ordre de 2 TWh par an jusqu’en 2030, soit la construction de 20 centrales comme celles de Toul chaque année.

La production de cet ensemble de centrales ressemblerait alors à celle déjà fournie par les panneaux photovoltaïque en Allemagne au fil des mois : la puissance installée (voir graphe) produit à peu de chose près ce qui est prévu en France  avant 2030 selon ce scénario (environ 30 TWh).

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Evolution de la puissance produite (en MW) par le parc solaire photovoltaïque allemand sur 22 mois en 2011 et 2012 (courbe bleue) et évolution de puissance solaire installée (MW) sur la même période (courbe rouge) (source Les énergies renouvelables électrogènes , H. Flocart et al. Sauvons le climat).2

En France, la production serait maximale en été plutôt qu’en mai,  ce qui serait  intéressant pour les climatisations en été, à cause du réchauffement climatique. Mais en hiver, au moment où le besoin de chaleur est et restera fort en France et dans la partie nord de l’Europe, la production d’électricité photovoltaïque est minimum : les jours sont courts, le Soleil ne monte pas haut dans le ciel, et le ciel est souvent couvert.

La situation n’est pas la même dans les pays du Sud  et dans des lieux où la réseau n’existe pas, où le solaire photovoltaïque offre des services irremplaçables (voir vidéo le solaire).

  1. Contribution de l’ADEME à l’élaboration de visions énergétiques 2030-2050, 08 Novembre 2012, http://www2.ademe.fr/servlet/getDoc?cid=96&m=3&id=85536&p1=30&ref=12441 []
  2. Les énergies renouvelables électrogènes, H. Flocart et al. Sauvons le climat, 6 décembre 2012 »http://www.sauvonsleclimat.org/images/articles/pdf_files/etudes/121227_SLC_scenario.pdf []

Les appareils multimédia dans la maison

Un grand nombre d’appareils numériques envahit les foyers. Chaque appareil en plus entraîne une augmentation de la consommation électrique. Voici quelques ordres de grandeurs. Pour les utiliser il faut aussi de la lumière, mais la consommation d’éclairage n’est pas comptée. Il s’agit bien sûr de consommations typiques qui peuvent varier au cas par cas selon la durée d’utilisation et le type d’appareil. Pour une famille de 4 personnes la consommation électrique est d’environ 1 000 kWh par an, soit environ le tiers de la consommation électrique annuelle de cette famille, hors chauffage électrique éventuel.

  • Smartphone -> 3,5 kWh/an
  • Kit CPL -> 7kWh/an
  • Tablette 10”” -> 12 kWh/an
  • Imprimante jet d’encre -> 25 kWh/an
  • Console PS3 -> 78 kWh/an
  • Moniteur LCD -> 108 kWh/an
  • Box ADSL -> 180 kWh/an
  • TV LCD 42”-> 204 kWh/an
  • PC Portable 15” -> 205 kWh/an
  • PC Bureau (unité centrale) -> 245 kWh/an

Des veilles bien gourmandes

Nous sommes entourés d’appareils électroniques de toutes sortes : télévision, lecteur de DVD, chaîne HI FI, ordinateur, boitier ADSL, etc. Ceux-ci sont très souvent équipés d’un dispositif de veille : lorsque l’on arrête l’appareil avec la télécommande, celui-ci ne s’éteint pas complètement mais se met en veille (et même une personne avertie ne trouve pas toujours facilement l’interrupteur qui éteindra complètement l’appareil).

Bien que le consommateur n’utilise pas l’appareil, celui-ci consomme alors de l’énergie. Paradoxe, sur certains appareil anciens, la consommation en veille (parce qu’elle dure plus longtemps) est supérieure à celle pendant sa durée d’utilisation.

Un téléviseur peut ainsi consommer en veille environ 150 kWh/an, une chaîne HI FI 200 kWh/an. Une famille peut ainsi consommer jusqu’à 800 kWh/an pour la veille de ses appareils, soit plus que le réfrigérateur et le lave vaisselle réunis, et ce pour un service complètement inutile !

En Allemagne, en 2003, la production d’électricité de l’ensemble des éoliennes a été 18,6 TWh (pour une puissance installée de 14 GW). C’est moins que la consommation annuelle de veille des appareils électroniques du pays ! C’est un gaspillage car cette énergie aurait pu être utilisée à autre chose, diminuant ainsi les besoins en centrales en charbon particulièrement polluantes.

D’autres formes de l’énergie

Le mouvement :

  • Un camion de 10 tonnes lancé à 100 km/h, possède 1 kWh d’énergie dans son mouvement. Quand il freine, cette énergie est transformée en chaleur dans les freins.

La chaleur :

  • avec 1 kWh de chaleur, on peut porter la température de 10 litres d’eau de 20 °C à 100 °C.
  • un corps contenant de la chaleur peut servir de source d’énergie  (thermique). Tout corps  de l’Univers et de la Terre en contient.  Même de la glace contient de l’énergie thermique. Seuls les corps qui sont à -273 °C (le zéro absolu de température) n’en ont pas, mais il n’y en a pas dans l’Univers : atteindre cette température est impossible.

La chimie :

  • 1 kWh c’est l’énergie moyenne que l’organisme extrait d’un repas. Seule une partie de l’énergie absorbée sous forme de nourriture peut être récupérée en travail des bras ou des jambes. Quand on fait un travail manuel, on a chaud, ce qui veut dire qu’on dissipe aussi de l’énergie en chaleur.

La lumière :

  • La lumière contient de l’énergie. Le Soleil nous apporte son énergie sous forme de lumière, ou plus généralement de rayonnement : rayonnement visible, infrarouge et ultraviolet : en moyenne 1 kWh vers midi,  sur 7 m2  et en une heure.

Aide mémoire :

1 kWh est obtenu  avec une petite quantité de matière si on est en chimie (combustion, nourriture), une grande quantité de matière si c’est par du mouvement (camion, eau, vent). La lumière du Soleil est entre les deux.

La chaleur aussi contient beaucoup d’énergie. Il est plus facile de créer de la chaleur à partir d’essence ou de mouvements que le contraire : on peut créer de la chaleur en bougeant, mais la chaleur ne nous fait pas bouger.

L’énergie des muscles

Un homme de de 70 kg, élevant des poids avec une corde et une poulie, ou bien à la main, peut fournir 0,2 kWh en 6 heures.1

Si, au lieu de tirer une corde, il fait tourner une manivelle, il peut travailler 8 heures et fournir plus du double d’énergie : 0,47 kWh. Par exemple, si il s’agit de monter de l’eau d’un puits, ce système de manivelle permet de faire moins d’efforts, et de monter plus de deux fois plus d’eau.

Si c’est un mulet qui fait tourner le système, en marchant au pas, en 8 heures il peut fournir plus de 2 kWh. Un cheval, plus de 3 kWh. Un mulet ou cheval sont donc bien plus forts, mais ils doivent être nourris et soignés.

Un cheval au trot peut fournir 1 kWh en une heure quand il tire une charrue. Une petite voiture peut fournir 50 kWh. C’est l’équivalent d’un attelage de 50 chevaux !

  1. Formules, tables et renseignements usuels, aide mémoire des ingénieurs, architectes etc. J. Gaudel, Dunod, 1864, disponible par googlebook,  et http://www.porslanvers.eu/index.php?option=com_content&task=view&id=130&Itemid=134. []