J'ai commencé (il y a 2 mois, 4 semaines) la rédaction d'un tutoriel dont l'intitulé est Énergie solaire : du panneau photovoltaïque au réseau électrique.
J'aimerai obtenir un maximum de retour sur celui-ci, sur le fond ainsi que sur la forme, afin de proposer en validation un texte de qualité.
Je ne reviendrai pas sur la partie technique, mais j'ai quelques remarques sur l'introductions.
Tu dis que "cette technologie est assez bon marché pour servir à grande échelle". Il y a il me semble deux erreurs/imprécisions ici. La technologie est assez bon marché seulement une fois qu'elle a reçu ses diverses aides et que ces concurrents ont payé leurs taxes additionelles.
Il est également impossible de l'utiliser à grande échelle à cause des variations de puissance produite. Ou alors il faut redéfinir "grande échelle".
Tu dis également que l'énergie est gratuite et inépuisable. Gratuite, c'est le cas pour toutes les sources d'énergie, du charbon au nucléaire. Ce qui coûte, c'est d'avoir un moyen de récupérer cette énergie gratuite. Inépuisable, même si ce n'est pas complètement vrai (le soleil finira bien par s'éteindre), ça pourrait être accepté. Mais encore une fois, les matériaux nécessaires pour récupérer l'énergie solaire ne le sont pas, inépuisables.
Je n'ai pas de commentaires sur la partie technique, mais si tu en as les compétences, j'aimerais beaucoup voir l'impact de l'énergie solaire sur le réseau électrique. Je pense en particulier aux variations brutales (qui impactent beaucoup moins le vent).
Je trouve la partie physique un peu trop approximative.
Vous pouvez voir ça comme le dopage des coureurs cyclistes : les performances sont améliorées !
Je ne vois pas l'analogie entre les deux, ni ce que ça apporte au discours.
Pour faire une cellule solaire, on a besoin d’accoler deux couches de silicium dopées de manières différentes.
Je pense qu'il faut trouver une autre tournure.
Physiquement on ne vient rien accoler, on part d'un seul substrat pour effectuer une jonction PN.
qui permettent à la cellule solaire de fournir un courant électrique lorsqu'elle est éclairée par de la lumière.
C'est une tension qui est fournit, non un courant.
Pour comprendre comment la jonction PN peut transformer la lumière en électricité, il faut d'abord comprendre comment les atomes de silicium récupèrent l'énergie du soleil. Les photons émis par le soleil apportent de l'énergie aux atomes de silicium, qui passent d'un état de basse énergie à un état de plus haute énergie. Cette acquisition d'énergie se fait via les électrons des atomes, qui passent à un niveau d'énergie supérieure, en laissant derrière eux l'équivalent d'une charge positive (un trou d'électron). On parle de création de paires électron-trou.
Tu devrais remplacer les occurrences atomes de silicium par cristal de silicium.
Les électrons et les trous sont des porteurs de charge libres : ils peuvent circuler à l'intérieur du silicum. Au sein de la jonction PN règne un champ électrique, qui va séparer les électrons et les trous, qui seront collectés par les contacts de la cellule. On a donc un courant qui peut circuler !
En faite le champs électrique est créé par le dopage qui créé une différence de potentiels, il vient en effet séparer les électrons des trous (si les conditions sont bonnes pour) et donc ces porteurs de charges créés aussi une différence potentiel opposé à la première : On a créé une tension (non un courant) à partir de photons.
Je trouve la partie physique un peu trop approximative.
Et encore, si tu savais le nombre d'approximations nécessaires dans les autres parties…
Vous pouvez voir ça comme le dopage des coureurs cyclistes : les performances sont améliorées !
Je ne vois pas l'analogie entre les deux, ni ce que ça apporte au discours.
Un peu d'humour. Mais il y a une analogie : les produits dopants ne changent pas fondamentalement le cycliste, mais quelques unes de ses propriétés (métabolisme, sensations de fatigue…). Le dopage, ça a un impact sur les niveaux de Fermi etc.
Pour faire une cellule solaire, on a besoin d’accoler deux couches de silicium dopées de manières différentes.
Je pense qu'il faut trouver une autre tournure.
Physiquement on ne vient rien accoler, on part d'un seul substrat pour effectuer une jonction PN.
Le résultat, c'est que tu as deux zones dopées différemment, et que ces deux zones se touchent, mais c'est sûr qu'il n'y a pas d'accolement. Quelle est ta proposition de tournure alternative ?
qui permettent à la cellule solaire de fournir un courant électrique lorsqu'elle est éclairée par de la lumière.
C'est une tension qui est fournit, non un courant.
Dis moi si je me trompe, la jonction présente une différence de potentiel due au dopage, qui sépare les paires électron-trou. Plus d'éclairage, c'est plus de paires électron-trou et donc plus de courant. Le fait est que sans circuit, il n'y a pas de courant, bien que la cellule soit une source de tension. La cellule finit par fournir un courant… Ce que toute vraie source de tension fait de facto. Bref, on n'est pas d'accord sur le vocabulaire. Pour moi fournir n'est pas synonyme de être une source de, j'ai peut-être tort.
Pour comprendre comment la jonction PN peut transformer la lumière en électricité, il faut d'abord comprendre comment les atomes de silicium récupèrent l'énergie du soleil. Les photons émis par le soleil apportent de l'énergie aux atomes de silicium, qui passent d'un état de basse énergie à un état de plus haute énergie. Cette acquisition d'énergie se fait via les électrons des atomes, qui passent à un niveau d'énergie supérieure, en laissant derrière eux l'équivalent d'une charge positive (un trou d'électron). On parle de création de paires électron-trou.
Tu devrais remplacer les occurrences atomes de silicium par cristal de silicium.
Et les panneaux au silicium amorphe, c'est cristallin ?
Le problème avec l'analogie, c'est qu'à la première lecture j'ai eu l'impression que le dopage ne sert qu'à améliorer les performances, c'est à dire qu'un panneau en silicium pur marcherait, alors que c'est pas le cas (Alors qu'un cycliste non dopé peut quand même faire du vélo). Ceci dit c'est du détail.
J'ai pas réfléchi à quoi proposer. Mais par exemple : "Pour faire une cellule solaire, on a besoin de doper de manières différentes deux couches de silicium" (à retravailler).
Bien entendu que courant/tension c'est lié, mais ce qui est créé c'est bien une différence de potentiel. Par contre en effet j'ai compris fournir comme synonyme de générateur de mais j'ai peut-être sur-interprété.
Je connais pas la physique du silicium amorphe, mais c'est probablement pas la structure électronique des atomes de silicium qui est directement en jeu. Dans le cas cristallin c'est la structure en soi qui vient créer la structure de bandes. Du coup j'ai pas d'alternative à proposer.
Je ne reviendrai pas sur la partie technique, mais j'ai quelques remarques sur l'introduction.
Tu dis que "cette technologie est assez bon marché pour servir à grande échelle". Il y a il me semble deux erreurs/imprécisions ici. La technologie est assez bon marché seulement une fois qu'elle a reçu ses diverses aides et que ses concurrents ont payé leurs taxes additionnelles.
Les prix ont quand même clairement baissé.
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Je n'en sais pas assez sur la rentabilité hors subvention. Je retrouve pas de sources, mais de mémoire, le photovoltaïque dans le sud, c'est impeccable, dans le nord, c'est pas incroyable (mais ça marche quand même).
Il est également impossible de l'utiliser à grande échelle à cause des variations de puissance produite. Ou alors il faut redéfinir "grande échelle".
Je ne sais pas ce que tu appelles grande échelle, mais sache qu'il y a environ 400 GW de puissance nucléaire installée et plus de 350 GW de solaire au niveau mondial… Après l'énergie produite n'est pas la même, mais c'est clairement plus un marché de niche (spatial, petite électronique et sites isolés).
Après les variations de puissance, pour le solaire, c'est assez prévisible. C'est sûr que c'est un problème, mais tout sera fait pour que le réseau tienne le coup.
Tu dis également que l'énergie est gratuite et inépuisable. Gratuite, c'est le cas pour toutes les sources d'énergie, du charbon au nucléaire. Ce qui coûte, c'est d'avoir un moyen de récupérer cette énergie gratuite. Inépuisable, même si ce n'est pas complètement vrai (le soleil finira bien par s'éteindre), ça pourrait être accepté. Mais encore une fois, les matériaux nécessaires pour récupérer l'énergie solaire ne le sont pas, inépuisables.
Elle est gratuite dans le sens où tu ne peux pas commercer le soleil. Aux dernières nouvelles, personne ne paie pour utiliser le soleil, mais tu dois payer pour acheter du charbon, de l'uranium, du pétrole, du lignite, du gaz, du bois… Tu t'épargnes aussi au passage les conflits (Russie, Iran, Irak, guerres civiles dans certaines zones d'Afrique…).
Ensuite, le soleil c'est inépuisable à l'échelle humaine, mais si je rajoute tous les détails possibleS, on a pas fini. Et quoi qu'il en soit, ce n'est pas une source qui s'use quand on s'en sert. Le soleil perd son énergie qu'on soit là ou pas.
Les matériaux, c'est sûr, ne sont pas inépuisables. Le problème c'est plutôt rendre possible le recyclage et limiter les produits rares et dangereux dans les procédés industriels. Je ne parle pas de la recherche sur les autres semi-conducteurs. Il faut aussi savoir que le silicium, on s'en sert parce qu'il est abondant : 25% de la croûte terrestre.
Je n'ai pas de commentaires sur la partie technique, mais si tu en as les compétences, j'aimerais beaucoup voir l'impact de l'énergie solaire sur le réseau électrique. Je pense en particulier aux variations brutales (qui impactent beaucoup moins le vent).
La courbe bleue c'est le nucléaire, vert l'éolien et rouge le solaire. Le foisonnement, c'est pas encore ça… C'est quelque chose qui doit être pris en compte dans les réseaux électriques (stockage par exemple). Le problème actuel, c'est qu'il y a une opposition entre l'obligation d'achat des énergies solaires et éoliennes (on maximise à tout instant la puissance fournie), et les besoins du réseau (régulation de fréquence et de voltage, courbe de charge des centrales classiques). Les solutions, c'est le foisonnement au niveau européen (hypothétique), le stockage (cher, mais des gens y travaillent), un pilotage plus intelligent (c'est le plus facile presque, avec les centrales virtuelles par exemple)…
Je n'arrive pas à lire ta source pour le prix des panneaux solaires (Bloomberg?), mais je suis assez sûr que c'est par puissance nominale (faudrait lire l'étude pour en être complètement sûr). Ce qui veut dire qu'il faudrait multiplier le prix par un facteur 8-10 environ (d'après le capacity factor de l'Allemagne l'année dernière). En fait, c'est encore plus que 10, vu que les obligations de racheter l'énergie solaire produite à n'importe quel moment vont entrainer des baisses de rentabilité des autres sources d'énergie. Toujours est-il que si on prend en compte la puissance effective au lieu de la puissance nominale, le charbon, le gaz, le nucléaire, l'éolien et l'hydraulique sont en théorie moins chers que le solaire.
Par impossible de l'utiliser à grande échelle, je voulais dire à l'échelle d'un pays. Par exemple, l'Allemagne a déjà atteint et dépassé sa limite, et doit maintenant se reposer sur du charbon et du gaz pour produire de l'énergie quand le solaire n'en produit pas. Ils espèrent aussi passer un accord avec les pays scandinaves pour récupérer une partie de leur énergie hydraulique. Tant que le meilleur moyen de stockage, et de loin, sera de pomper de l'eau en eau d'un barrage, il y aura cette limitation pour le solaire.
Le silicium est abondant, certes. Les terres rares le sont beaucoup moins, et principalement produites en Chine. Tu es tout aussi dépendant des autres pays. Si on va plus loin, en France on a du charbon, et suffisament de ressources nucléaires déjà minées pour produire de l'énergie pendant des milliers d'années si on passe à la GEN IV.
Quand tu parles du foisonnement, veux-tu dire au niveau de la production d'énergie ou de son utilisation? Dans le premier cas, ça voudrait dire par exemple que, puisque l'Allemagne et le Danemark produisent déjà beaucoup d'énergie intermittente, la France ne devrait pas faire pareil.
Le pilotage plus intelligent, le principe de smart grids et tout ça, je n'y connais rien, donc si jamais tu pensais que ça pourrait être intégré dans ton tuto, ça m'intéresserait fortement.
Je tiens à finir par un paragraphe pour dire que je ne suis absolument pas contre le solaire, bien au contraire, je pense que c'est une technologie d'avenir. Je pense juste que le solaire d'aujourd'hui a des limitations énormes, et que tant qu'elles n'auront pas été dépassées, on devrait faire attention à la manière dont on le déploie. Mes messages ne sont pas non plus une critique de ton travail, qui j'en suis convaincu (même si je n'ai pas les connaissances pour le vérifier) est de très bonne qualité sur la partie technique. Je trouvais simplement un peu démagogique de dire que le solaire est parfait quand ce n'est clairement pas (encore) le cas.
Pour la compétitivité du solaire hors subvention, je ne trouve pas d'étude claire et directe. Il y a toujours plus ou moins des biais. Par exemple, le nucléaire a été massivement subventionné par l'État (suite au choc pétrolier entre autre), et tous les calculs pour le démantèlement sont bidons (typiquement personne n'est fichu de démanteler vite fait bien fait le réacteur de Brennilis, ça fait 30 ans que ça dure, et c'est que 70 MW). Après pétrole, gaz et compagnie, les infrastructures ont déjà été construites, ce qui baisse le coût d'exploitation maintenant. Les réseaux électriques ne sont pas fait à la base pour supporter le flux d'énergie vers l'amont depuis des zones résidentielles. Et encore, tout ça c'est sans parler du fait débile que qu'une centrale électrique thermique de 1 GW est en fait à la fois une centrale électrique de 1 GW un radiateur géant de 2 GW (sauf cycle combiné au gaz, plutôt anecdotique pour l'instant). Et l'électricité en France sert pour faire du chauffage électrique (30% du parc de mémoire), rendement énergétique de moins de 40%… contre deux fois plus pour une chaudière au gaz moderne.
Sur les effets à grande échelle, il y a beaucoup de diversité. L'Allemagne a un mix énergétique stupide avec du lignite ultrapolluant d'un côté et de grandes quantités d'éolien et de solaire. Pour les limites, c'est une histoire de pilotage et d'interconnexion. Le Danemark est bien relié avec ses voisins et supporte bien de fortes productions éoliennes. Le fait que l'Allemagne embête ses voisins (j'ai lu quelque part que la République tchèque se prenait des flux de puissance sur son réseau quand il y avait un peu trop de vent en Allemagne… obligé d'installer des systèmes de découplage coûteux).
Le foisonnement, c'est l'idée que tu peux faire avoir un effet de moyennage spatial de la production. En pratique, ça ne marche pas assez bien.
Les réseaux intelligents (je n'aime pas l'expression personnellement, je préfère dire plus intelligents ou communiquants), c'est un sujet trop vaste pour être intégré dans ce tutoriel. Et de toute façon ça regroupe plein de trucs qui n'ont pas grand chose à voir ensemble.
C'est vrai que l'introduction est un peu trop vendeuse sur le solaire, mais bon… c'est l'introduction !
Je m'arrêterai sur le hors sujet après ce message, pour ne pas empêcher d'autres personnes de poster des commentaires sur le tuto en lui-même, mais j'aimerais ajouter quelques informations à ce que tu as dit.
Il existe des réacteurs qui ont été entièrement démantelé. On a donc une idée précise du coup, au moins pour les plus petit d'entre eux. En se basant sur ces chiffres, ils parlent de 250 millions d'euros pour un réacteur commercial. C'est probablement sous-estimé, mais on le saura bientôt, vu qu'ils ont prevu de le faire en 2020. À noter qu'ils ont des BWR, et en France on a des PWR, mais le prix devrait être similaire. C'est d'ailleurs peu ou prou ce qu'EDF a déjà provisionné. Si il ne fait aucun doute que les premiers réacteurs seront sûrement plus chers à démanteler, avec l'expérience, le prix devrait diminuer.
Pour les subventions, on peut regarder en 2010 aux USA. Cette année là, l'éolien et le solaire étaient plus chers que le charbon, le gas ou le nucléaire, tout en bénéficiant de 20 fois plus de subventions que le nucléaire par exemple (98 fois plus que le charbon). Concernant la R&D, la même source montre que les renouvelables en ont moins bénéficié. Ce qui semble normal, vu que l'attrait vers les renouvelables est récent, et que l'énergie qu'ils produisent reste marginale.
Ce que tu dis à propos du Danemark me conforte dans mon idée qu'il est bien trop tôt pour déployer massivement le solaire. D'une part, comme montré sur ta courbe, le vent est bien moins aléatoire que le solaire, et tu dis qu'il faut quand même l'aide des voisins. Ce qui veut dire que si tout le monde se met au solaire, il n'y aura plus de voisins pour aider.
Sur ce, je m'excuse pour le hors-sujet, et j'espère que tu auras des remarques plus constructives que les miennes pour ton tuto.
c'est intéressant, la startup que je prépare est justement sur le stockage d'énergie à grande échelle par air comprimé. Un stockage utile précisément pour lisser les variations erratiques du solaire et de l'éolien. Je peux donc te dire certaines choses: en Afrique, un installateur Français installe des centrales solaires de taille moyenne, et n'a pas besoin de subventions. En effet, il y a tellement de soleil, et l'électricité est tellement chère là bas (dans certains endroits leur seule source est un groupe électrogène, 17c€/kWh!) que le solaire photovoltaïque se rentabilise tout seul en quelques années.
Tout ça, c'est toujours un peu la même chose. Si une techno coûte cher, mais que c'est de l'électronique, et qu'il y a une vraie demande et une grosse production, ça finit toujours par marcher. Il y a dix ans les gens disaient: faites du solaire à concentration! Le photovoltaïque c'est trop cher! Mais voilà, beaucoup d'investissements, de R&D et de réacteurs à dépôt plus tard, le photovoltaïque a réussi à descendre tellement qu'il en devient (presque) abordable. En fait c'est pareil pour mon concurrent direct sur le stockage d'énergie: les centrales à batteries. en Allemagne, ils ont ouvert une centrale pouvant délivrer 5 MW d'énergie, juste avec des batteries au lithium. Il y a 5 ans on aurait dit: c'est horriblement cher, et les batteries vivent pas longtemps en plus! Quelques méga-usines de tesla motors et quelques milliards d'investissements plus tard, les coûts des batteries plongent et continuent de plonger continuellement…je trouve ça presque injuste. Tu bâtis des jolis business plans en te basant sur des technos raisonnables car elles sont pas chères, mais la hype, portée par des méga investissements dignes d'une bulle, finit par gagner…
Il n'y a pour l'instant qu'un endroit où la hype n'a pas gagné. La réalité augmentée. J'ai été au CES à Las Vegas, j'ai testé toutes les lunettes. Les gens s'acharnent dessus depuis 30 ans. Mais, haha, l'optique est juste trop méchamment injuste. Du coup, ils n'ont encore rien trouvé de vendable dans les lunettes transparentes ("see-through") qui soit vraiment pratique, agréable à porter, et pas cher. Il y a toujours un ou deux des trois, mais jamais 3/3. Du coup il y a encore la place pour des inventeurs fous dans ce domaine!
ça rassure, quand on veut monter une startup, que dans certains domaines on arrive à se pointer quand assez peu de gens s'y sont déjà mis, ou quand ils s'y sont mis, que notre innovation est assez puissante pour battre les solutions encore mal foutues des autres. Sauf que dans le domaine que j'ai finalement choisi (le stockage d'énergie), les investissements de Tesla motors me font vraiment peur…bientôt une batterie sera réellement moins chère qu'un pauvre réservoir rempli d'air comprimé…j'espère que le cours du lithium deviendra assez haut, ils ne pourront pas descendre en dessous du cours du lithium…
