9 déc. 2024
Bitcoin est considéré comme un désastre écologique. D'autres acteurs défendent l'inverse. Ce qui est sur c'est que les choses bougent fortement dans ce monde des cryptos. Qu'est ce que finalement le bitcoin nous raconte sur l'électricité ? Il est tant de faire un bilan.

0:00 Introduction
1:29 Consommation électrique
3:10 Bitcoin inarrêtable
3:58 Utilité du bitcoin
8:52 Bitcoin et méthane
12:34 Stabilité du réseau
15:11 Positif pour le climat ?
17:09 Mineurs, héros du climat ?
18:16 Gestion du surplus d'électricité
22:18 Conclusion

Article généré par Perplexity sur la base de cette vidéo.

Bitcoin et écologie : une relation complexe et controversée

Le Bitcoin, souvent critiqué pour sa consommation énergétique élevée, pourrait paradoxalement jouer un rôle positif dans la transition écologique. Cette analyse explore les implications économiques et environnementales du Bitcoin, en mettant en lumière ses opportunités et ses limites.

Réduction des émissions de méthane grâce au minage

Le Bitcoin offre une solution innovante pour réduire les émissions de méthane, un gaz à effet de serre particulièrement nocif. Dans l'industrie pétrolière, le méthane est souvent libéré dans l'atmosphère ou brûlé (torchage), une pratique imparfaite et polluante. L'utilisation de ce méthane pour produire de l'électricité, ensuite employée pour miner du Bitcoin, permet non seulement de limiter les émissions mais aussi de générer des revenus là où le torchage représentait un coût[1].

Des projets pilotes menés par des entreprises comme ExxonMobil et ConocoPhillips montrent que cette approche pourrait réduire les émissions de méthane liées à l'extraction pétrolière de 63 %[1]. En outre, cette méthode s’étend à d’autres sources de méthane, comme les décharges ou les élevages bovins. Le Bitcoin crée ainsi une incitation économique à valoriser ces gaz plutôt que de les rejeter dans l’atmosphère.

Stabilisation des réseaux électriques intermittents

L’essor des énergies renouvelables, telles que le solaire et l’éolien, pose des défis majeurs pour la stabilité des réseaux électriques. Ces sources intermittentes produisent parfois plus d’électricité que nécessaire, entraînant des surcharges et des prix négatifs. En Australie, par exemple, les gestionnaires ont dû déconnecter temporairement certaines installations solaires pour éviter un effondrement du réseau[1].

Les fermes de minage Bitcoin, très consommatrices d’électricité, offrent une solution en absorbant ces surplus d’énergie à bas coût. Ce modèle "gagnant-gagnant" permet aux producteurs d’électricité renouvelable de vendre leur excédent tout en stabilisant le réseau[1]. De plus, la modularité et la mobilité des infrastructures de minage rendent cette solution particulièrement adaptée aux zones isolées ou mal desservies.

Un mix énergétique en évolution

Bien que le minage du Bitcoin reste encore majoritairement carboné, environ 56 % de son activité mondiale repose sur un mix électrique bas carbone selon certaines estimations[1]. Ce chiffre est toutefois sujet à débat en raison du lobbying exercé par l’industrie des cryptomonnaies. À mesure que les énergies renouvelables se développent, cette proportion pourrait augmenter.

Cependant, la dépendance du Bitcoin à l’électricité bon marché soulève des préoccupations. Les mineurs privilégient les sources peu coûteuses sans considération écologique. Par exemple, au Texas, ils continuent à miner même lorsque l’énergie est fortement carbonée, sauf si des incitations financières les poussent à arrêter[1]. Cela souligne la nécessité de maintenir les énergies bas carbone compétitives pour éviter un recours accru aux combustibles fossiles.

Alternatives au minage Bitcoin pour gérer les surplus

Si le Bitcoin apporte une solution immédiate aux surplus d’électricité renouvelable, d’autres usages pourraient être envisagés à long terme. Parmi eux :

• La production d’hydrogène vert à partir des excédents énergétiques.
• La recharge massive de véhicules électriques.
• L’entraînement d’intelligences artificielles gourmandes en énergie lors des périodes de surplus[1].

Ces alternatives nécessitent cependant des infrastructures plus complexes ou une évolution technologique qui n’est pas encore pleinement opérationnelle à grande échelle.

Un débat énergétique et économique

Le Bitcoin pourrait également contribuer à résoudre certains cercles vicieux économiques dans les régions sous-développées. Par exemple, dans la République démocratique du Congo, un barrage hydroélectrique inutilisé faute de réseau électrique local trouve une utilité grâce au minage Bitcoin. Cela permet non seulement de valoriser l’énergie produite mais aussi d’encourager le développement d’infrastructures électriques[1].

Enfin, certains défenseurs du Bitcoin avancent un argument philosophique : en limitant la création monétaire illimitée propre aux monnaies fiduciaires, le Bitcoin pourrait freiner la surconsommation systémique et encourager une économie plus durable[1]. Cet aspect reste toutefois très spéculatif et dépendant du contexte macroéconomique global.

Conclusion : opportunités et limites du Bitcoin écologique

Le rôle du Bitcoin dans la transition énergétique est complexe. S’il offre des solutions innovantes pour réduire les émissions de méthane et stabiliser les réseaux électriques intermittents, il reste dépendant d’un mix énergétique qui doit encore évoluer vers le bas carbone. Par ailleurs, ses effets positifs sont souvent conditionnés par des incitations économiques plutôt qu’écologiques.

Dans un monde en quête de décarbonation rapide, le Bitcoin ne doit pas être vu comme une panacée mais comme une option parmi d’autres pour gérer les surplus énergétiques. À mesure que les technologies alternatives se développent (hydrogène vert, batteries électriques), son utilité pourrait diminuer. Cependant, dans l’immédiat, il représente une solution pragmatique face aux défis environnementaux et économiques actuels.

• https://medium.com/@AlexStach/bitcoin-une-solution-contre-intuitive-au-changement-climatique-668364b0c205
• https://medium.com/@AlexStach/bitcoin-une-solution-contre-intuitive-au-changement-climatique-668364b0c205
• https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2022/09/09-2022-Crypto-Assets-and-Climate-Report.pdf
• https://journalducoin.com/bitcoin/minage-bitcoins-chiffres-fous-consommation-electrique-americaine-devoiles
• https://fr.countryeconomy.com/energie-et-environnement/electricite-consommation
• https://www.chainalysis.com/blog/2024-crypto-crime-report-introduction/
• https://www.radiofrance.fr/franceinter/podcasts/le-code-a-change/le-bitcoin-1930877
• https://www.bloomberg.com/news/articles/2022-03-24/exxon-considers-taking-gas-to-bitcoin-pilot-to-four-countries
• https://www.latribune.fr/climat/energie-environnement/pourquoi-l-allemagne-se-lance-dans-le-minage-de-bitcoins-1011808.html
• https://emp.lbl.gov/news/berkeley-lab-study-investigates-how
• https://www.agenceecofin.com/hydrocarbures/1702-95199-conocophillips-lance-un-projet-pilote-de-reduction-du-torchage-de-gaz-grace-au-minage-de-bitcoins
• https://cryptonews.com/fr/exclusives/exxonmobil-developpe-plusieurs-projets-pilote-dans-lindustrie-du-minage/
• https://lenergeek.com/2021/04/06/australie-taxer-injection-electricite-solaire-reseau/
• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652624002464
• https://www.capital.fr/crypto/voici-comment-le-bitcoin-utilise-les-surplus-denergie-et-serait-ecologique-selon-ses-defenseurs-188544
• https://www.imf.org/fr/Blogs/Articles/2023/08/24/fossil-fuel-subsidies-surged-to-record-7-trillion
• https://www.asahi.com/ajw/articles/15397216
• https://woocharts.com/esg-bitcoin-mining-sustainability/
• https://cryptonews.com/fr/news/bitcoin-mining-council-utilise-63-energie-renouvelable-43-reseau-minier-mondial/
• https://www.lemonde.fr/blog/huet/2024/12/04/grand-vent-abat-le-nucleaire/
• https://www.unep.org/fr/resources/rapport-devaluation/evaluation-mondiale-du-methane-avantages-et-couts-de-lattenuation-des

Beaucoup se demandent s’il vaut mieux brancher ses panneaux solaires photovoltaïques en série, ou bien en parallèle. En fait, la réponse à cette question repose essentiellement sur ce que vous prévoyez d’en faire. Car selon l’utilisation que voudrez faire de cette énergie produite, un type de raccordement sera toujours plus avantageux qu’un autre.

Bien entendu, on peut faire des montages de toutes sortes : en série, en parallèle, et même un mix des deux ! Par contre, tout ceci ne se fait pas n’importe comment, au risque d’endommager vos panneaux solaires, ou pire, provoquer un début d’incendie.

Montage série

Vous l’aurez compris : en série les tensions s’ajoutent, tandis que le courant reste unitaire. Et l’intérêt d’un tel raccordement des modules entre eux est de pouvoir monter haut en tension, tandis que le courant reste faible. Du coup, en assemblant les panneaux solaires de la sorte, on peut « fabriquer » du 230 VAC, tout en gardant des fils de « petite section ».

Il y a une chose très importante à savoir, au sujet du montage série, est que les tensions résultantes peuvent être extrêmement dangereuses, et les risques d’électrocution ou de départ de d’incendie sont très important. Vous ne devez donc absolument jamais brancher de panneaux solaires en série, à moins de savoir ce que vous faites, et d’avoir les équipements de protection qui vont avec. Sinon vous pourriez porter atteinte à votre vie, à celle de votre entourage, sans parler des risques pour votre habitation, si les modules photovoltaïques sont posés dessus. Soyez prudent, toujours, et faites appel à un professionnel au besoin.

Montage parallèle

quel est l’avantage d’un tel montage ? Eh bien en fait, en restant en basse tension, … on peut alimenter une maison en basse tension, en autonomie totale, par exemple (sans besoin d’avoir EDF). Ainsi, on pourrait très bien imaginer alimenter à minima toute de la maison en basse tension, notamment l’éclairage, et tout un tas de prises, pour des appareils bas voltage (comme les ordinateur, PC portable, smartphone, console de jeu, …). Bien sûr, pour ces derniers, il faudrait quelque peu modifier leurs alimentations en conséquence, mais croyez-moi, il n’y a souvent rien d’insurmontable ! D’ailleurs, j’essaierai de vous détailler tout ça dans un prochain article.

Dans tous les cas, ce qui est séduisant ici, c’est qu’il n’y a en théorie plus de risque d’électrocution (mais ce qui n’écarte pas bon nombre d’autres dangers, attention). C’est donc une installation bien plus sécuritaire que le montage série, de ce point de vue.

Par contre, le gros inconvénient d’un tel montage, est que les fils devront avoir une forte section, afin de limiter les pertes en lignes, et donc, ne pas s’échauffer. Du coup, si vous faites une installation solaire photovoltaïque pour une maison autonome, les câbles de distribution de courant circulant partout dans la maison devront être vraiment bien dimensionnés. Ils seront indiscutablement gros, comparés aux petits fils en 1.5 ou 2.5 mm², qu’on retrouve en 220V. Ainsi donc, le coût d’une installation basse tension sera très certainement bien plus cher à l’achat, qu’une installation domestique branchée à EDF. Mais bon, sur le long terme, on peut faire de belles économies, si on calcule bien son coup 😉

Un tel montage en parallèle, en pratique, ne doit pas se faire sans diodes anti-retour branchées sur les câbles de sortie des panneaux. Car ceci permettra d’empêcher que le courant d’un panneau ne vienne en traverser un autre en sens inverse. Cette situation se produit en fait lorsqu’un panneau produit moins qu’un autre (dû à une orientation différente, un ombrage partiel, …), car dans ce cas, sa tension peut être plus basse que son « voisin d’à côté ». Le risque, à ne pas mettre de diode, est la destruction de vos panneaux solaires, à terme, bien qu’ils puissent, dans une certaine mesure, accepter un courant inverse relativement important.

Montage hybride

Dans ce montage, vous remarquerez que les panneaux sont mis « verticalement » en série par paquets de 3 (leurs tensions s’ajoutent), et qu’il y a 4 de ces paquets qui sont reliés en parallèle « horizontalement ». Du coup, ce montage, qui peut-être paraître plus compliqué au premier abord, est au final tout simple. Car il est équivalent à la mise en parallèle de lots de 3 panneaux en série.

Mais au passage, vous me direz : quelle est l’utilité d’un tel montage ? Eh bien en fait, l’intérêt est obtenir un maximum de courant, à une tension voulue.

L’association série/parallèle de panneaux solaires nécessite également l’emploi de diodes anti-retour, afin que le courant ne parcoure pas une chaîne de panneaux en sens inverse. Ces diodes sont à placer en sortie de chaque bloc de panneaux montés en série (de chaque « string », donc), avant de relier ces blocs en parallèle.

conclusions

Chaque montage a évidemment ses avantages et ses inconvénients. Ainsi, on ne peut pas dire que l’un est meilleur que l’autre, dans l’absolu. D’ailleurs, on s’aperçoit même que l’idéal est parfois un mix des deux, une forme de montage hybride. Mais encore une fois, tout ceci est fonction de ce que vous voulez faire de votre installation photovoltaïque.

Dans tous les cas, lorsqu’on veut raccorder des panneaux solaires ensemble, la première question à se poser est : de quelle tension vais-je avoir besoin côté panneaux solaires ? Mais parallèlement, d’autres choses sont également à prendre en compte :

• La tension « côté charge » (côté batterie ou côté réseau), que l’on aura à alimenter (220V, 48V, 12V, …)
• mais également, le meilleur point de fonctionnement des modules photovoltaïques, ainsi que les caractéristiques de votre onduleur ou régulateur solaire.

Car en effet, il peut être plus intéressant de travailler avec 100 volts côté modules photovoltaïques plutôt que 50 volts, pour alimenter des batteries en 48V, par exemple. Tout ceci dépend donc aussi de vos appareils de conversion, qui seront entre vos panneaux solaires, et la charge en question (batterie, réseau, …).

Par la plateforme „ElektroForm online“ les exploitants de réseaux peuvent offrir la possibilité de créer des formulaires de déclaration en ligne.

16.11.2022

Les antennes paraboliques de Loèche se mettent au photovoltaïque

Plutôt que démanteler ses antiennes paraboliques hors d’usage, la société Leuk TDC a imaginé de les équiper de panneaux photovoltaïques. Les installations de Loèche (VS) deviennent ainsi une méga-centrale solaire, à 1000 m d’altitude.
Antennes Loèche 3

Le centre de calcul et les paraboles de Leuk TDC se prêtent idéalement à la pose de panneaux photovoltaïques.

Depuis la vallée du Rhône, les antennes paraboliques de Loèche (VS) sont bien visibles. Ces installations de télécommunication construites à 1000 m d’altitude sont cependant hors d’usage. Et, plutôt que les démolir, les exploitants Leuk TDC et CKW ont eu l’idée de les reconvertir. En utilisant leur surface pour y poser des panneaux photovoltaïques.

Le lieu est idéal. Suffisamment haut pour éviter le brouillard de plaine, il dispose aussi de surfaces parfaitement adéquates à l’énergie solaire. La neige ne se fixe pratiquement pas sur les panneaux, et la structure des antennes est suffisamment vaste pour garantir l’autoconsommation du complexe de Loèche et son centre de calcul.

Structure concave favorable

Leuk TDC pourra ainsi alimenter ses bâtiments avec de l’énergie d’origine presque totalement renouvelable. Les panneaux solaires sont installés à l’intérieur des antennes paraboliques, là où le rayonnement est plus intense, ainsi que sur le toit du centre de calcul voisin. Une antenne peut produire jusqu’à 110'000 KWh par an, ce qui correspond aux besoins en énergie de 25 ménages. Les panneaux installés au centre de calcul vont produire 550'000 KWh chaque année. Les travaux ne sont pas encore terminés. La société prévoit d’étendre son parc photovoltaïque à l’ensemble de ses installations.

George Cove, pionnier oublié de l’énergie solaire, pourrait avoir réussi à construire un panneau photovoltaïque très efficace, une quarantaine d’années avant que les ingénieurs des Bell Labs n’inventent les cellules photovoltaïques à base de silicium. Si le modèle de panneaux créé par Cove s’avérait utilisable en conditions réelles, il serait possible de s’en inspirer pour créer des panneaux solaires moins complexes et plus durables.

Depuis que les laboratoires Bells ont présenté leur premier panneau solaire prêt à l’emploi dans les années 1950, tous les efforts de recherches ont été orientés vers la réduction des coûts et l’amélioration du rendement des cellules photovoltaïques. Dans ces deux domaines, les chercheurs ont effectivement fait des progrès spectaculaires : le rendement des panneaux solaires est passé de moins de 5% dans les années 1950 à plus de 20% aujourd’hui, tandis que le prix par watt-crête est passé de 30 dollars en 1980 à moins de 0.2 dollars en 2020 (watt-crête : puissance maximale que les cellules peuvent produire).
=> donc le prix a été divisé par 150 alors que le rendement a été multiplié par 4.

La préhistoire des cellules solaires

Le panneau solaire présenté en 1954 par les Bell Labs ne sortait pas de nulle part. La cellule en silicium trouve son origine dans des appareils plus simples qui pouvaient produire de l’électricité à partir de lumière ou encore de chaleur.

En 1821, Thomas Seebeck découvrit qu’un courant électrique circule dans un circuit composé de deux métaux de natures différentes et dont les jonctions ne sont pas à la même température. C’est sur cet « effet thermoélectrique » que se basent les « générateurs thermoélectriques » qui convertissent la chaleur (par exemple, celle émise par un poêle à bois) directement en électricité. En 1839, Antoine Becquerel découvrit à son tour que la lumière pouvait se transformer en électricité, et cet effet fut démontré sur les solides et particulièrement le sélénium par plusieurs scientifiques dans les années 1870. Cet « effet photoélectrique » donna naissance au « générateur photoélectrique », que nous appelons à présent générateur « photovoltaïque » ou cellule solaire photovoltaïque. En 1883, Charles Fritts créa le tout premier module photovoltaïque en utilisant du sélénium et une fine couche d’or. 12 13 14

A cette époque les applications pratiques pour les appareils photoélectriques et thermoélectriques ne sont pas légion, et ce jusque dans les années 1950. Plusieurs inventeurs conçoivent différents types de générateurs thermoélectriques, le plus souvent alimentés par une flamme de gaz, et leur rendement dépasse rarement les 1 %. Dans le même temps, le panneau solaire fabriqué par Charles Fritts et les cellules solaires au sélénium qui vont suivre convertissent le rayonnement solaire en électricité à un rendement atteignant péniblement 1 à 2 %. 15 En bref, la période précédant les années 1950 ne semble pas offrir beaucoup d’inspiration pour fabriquer des panneaux solaires photovoltaïques plus durables écologiquement.

Un pionnier oublié de l’énergie solaire

Et pourtant, il semblerait que ce panorama de la « préhistoire du panneau solaire » soit incomplet. En 2019 j’ai reçu un e-mail de la part d’un lecteur de Low-Tech magazine, Philip Pesavento :

« Cela fait depuis le début des années 1990 que j’étudie l’un des pionniers des cellules solaires qui travaillait dans la période précédant la Première Guerre Mondiale. Je deviens trop vieux pour faire quoi que ce soit avec recherches, et bien qu’il y ait eu un ou deux articles académiques à propos de M. Cove, ils sont passés complètement à côté de ce qu’il a accompli. Je vous ai mis ci-joint le PDF d’un Powerpoint que j’ai réalisé en 2015 et que je n’ai jamais montré à personne. Si cela vous intéresse de rédiger un article à ce propos je pourrai vous envoyer une clef USB avec toute la documentation que j’ai rassemblée. »

Si le compte-rendu historique et les hypothèses proposées par Philip Pesavento se révèlent exactes, George Cove aurait tenté de fabriquer un générateur thermoélectrique mais aurait accidentellement créé un générateur photovoltaïque – une cellule solaire. Bien que cela se soit passé au début des années 1900, Cove obtint une puissance de sortie et un rendement comparables à ceux des scientifiques des Bell Labs en 1954. Son modèle dépassait également de loin les performances de toutes les cellules solaires au sélénium fabriquées entre les années 1880 et 1940. 16 Philip Pesavento:

« Ce serait plutôt excitant de confirmer que des cellules solaires d’une relatif grande efficience furent inventées 40 ans avant que les cellules au silicium ne fassent leur apparition. Plus important encore, s’il s’avère qu’il existait un système de cellules et de panneaux solaires photovoltaïques avant la Première Guerre Mondiale, il pourrait également présenter certains avantages quant au bas coût des matières premières, la faible énergie grise pour convertir les minerais en matériaux métalliques, l’efficacité des cellules photovoltaïques finales et la facilité de fabrication. »

En d’autres termes, si le compte-rendu historique et les hypothèses proposées par Philip Pesavento se révèlent exactes, construire des panneaux solaires low-tech pourrait être à portée de main.

Le générateur électrique solaire de George Cove

C’est en 1905 au Metropole Building à Halifax en Nouvelle-Écosse canadienne que George Cove présenta son premier « générateur solaire électrique ». Il en existe une image, et c’est la seule donnée que nous ayons sur ce panneau. 17 Pourtant sa puissance et son rendement devaient être remarquables car des investisseurs des États-Unis dépêchèrent un expert à Halifax. Après avoir lu le rapport de cet expert, ils firent venir Cove aux États-Unis (à Sommerville, Massachusetts) pour qu’il puisse continuer à développer son invention.

C’est là-bas que Cove présenta en 1909 sa deuxième machine : un panneau de 1,5 m² qui pouvait produire 45 watts et avait un rendement de 2,75 % pour transformer l’énergie solaire en électricité. Au cours de l’année 1909, Cove déménagea à New York City et c’est là qu’il présenta son troisième prototype. Il s’agissait d’une installation solaire comportant quatre panneaux de 60 watt-crête chacun, qui permettaient de charger cinq batteries au plombacide sulfurique. Cela représentait une surface totale de 4,5 m² , la puissance de production maximale était de 240 Watts et le rendement atteignait 5 % – comparable au premier panneau solaire des Bell Labs. [18]

Bien qu’il ne soit plus fait mention de George Cove dans l’histoire du photovoltaïque, son générateur électrique solaire impressionna sensiblement la presse technique de son époque. Par exemple, en 1909, le Technical World Magazine écrivait : « cette machine est aussi peu coûteuse et robuste que n’importe quelle cuisinière. Même à l’état de prototype rudimentaire, elle est capable, avec deux jours d’ensoleillement, de produire et stocker suffisamment d’électricité pour alimenter une maison ordinaire pendant une semaine. Cet inventeur l’a prouvé depuis des mois et à maintes reprises dans son établissement commercial ». 18

Des fiches métalliques coulées dans l’asphalte

Comment George Cove a-t-il fait pour construire une installation solaire avec 40 ans d’avance sur son temps ? D’après Philip Pesavento, qui a travaillé en tant qu’ingénieur en semi-conducteurs, Cove souhaitait créer un générateur thermoélectrique (TEG, Thermo-Electric Generator) perfectionné. Son générateur était voué à être exposé à la chaleur d’une cuisinière à bois et à l’énergie solaire dans le même temps. En effet, Edward Watson avait conçu le premier prototype expérimental de générateur thermoélectrique solaire (STEG, Solar TEG) dès 1888. On peut également comprendre clairement quel était le projet initial de Cove avec la description qu’il fait de son appareil :

« C’est un cadre pourvu de plusieurs vitres teintées violettes, derrière lesquelles se trouvent, coulées dans une plaque faite d’un composé asphalté, une myriade de petites fiches métalliques. L’une des extrémités des fiches est toujours exposée au soleil tandis ce que l’autre demeure au frais, à l’ombre. »

Générer la plus grande différence de température possible voilà tout l’enjeu de la production d’électricité avec un système thermoélectrique, ainsi le dispositif imaginé par Cove prend tout son sens. Pourtant, lorsqu’il mesura la puissance générée, il constata que l’appareil ne répondait pas à la chaleur comme le ferait normalement un générateur thermoélectrique. Dès le début, Cove constata que son invention utilisait la chaleur, mais aussi la lumière pour produire de l’électricité lorsqu’elle se trouvait exposée aux rayons du soleil :

« La particularité de mon invention est la suivante : la composition des fiches métalliques a ceci de particulier que lorsqu’elles entrent en interaction avec les rayonnements solaires elles génèrent du courant non seulement grâce au rayonnement thermique mais aussi grâce aux rayons violets. »

Cependant, après avoir d’autres expériences avec la chaleur d’un poêle bois et l’énergie solaire, Cove déclara :

« Exposer la machine à différentes sources de chaleur artificielle ne semble pas générer d’électricité. Seul le rayonnement thermique du soleil semble fonctionner (infra-rouges de courte portée), les rayons violets et ultraviolets jouent peut-être aussi un rôle dans la création du courant électrique. »

En guise de cellules, le panneau solaire de Cove comprenait des « fiches », soit des barres métalliques d’environ 7,5 centimètres, composées d’un alliage de plusieurs métaux courants. Le panneau de 1,5 mètre carré en contenait 976, et on en trouvait 4 x 1804 sur le dispositif de 4,5 mètres carrés. Cependant, garder les barres métallique fraîches d’un côté et chaudes de l’autre – séparées par une couche d’asphalte – n’avait pas d’importance. Ce qui importait, c’est que Cove avait fabriqué sans le savoir une jonction métal/semi-conducteur.

La bande interdite des semi-conducteurs

Ni Georges Cove, ni aucun de ses contemporains ne comprirent comment fonctionnait ce générateur solaire. Ce sont les travaux d’Einstein sur l’effet photoélectrique (en 1905), puis bien plus tard sur la mécanique quantique (dans les années 1930 et au-delà), qui vinrent éclairer la situation grâce aux concepts de matériaux semi-conducteurs et de leur « bande interdite ». Les électrons peuvent avoir plusieurs « rôles » lorsqu’ils sont en orbite autour du noyau d’un atome. On les trouve à différentes distances du noyau où ils forment plusieurs « paquets » que l’on appelle des « bandes ». Ces bandes maintiennent fermement les électrons en place. Entre ces bandes il y a des écarts, des « bandes interdites », où aucun électron ne peut se trouver.

Comment connecter une installation solaire avec une batterie ?

Lorsque vous construisez un système d’énergie solaire avec stockage par batterie, vous avez besoin d’un régulateur de charge solaire et d’une batterie. La plupart des installations solaires hors réseau fonctionnent avec des batteries au plomb. Pour les systèmes solaires mobiles dotés de batteries, le lithium-ion est l’option la plus pratique. Sinon, les batteries au plomb restent l’option la plus sûre et la plus abordable. Elles nécessitent des contrôles de gestion de la batterie moins complexes que les batteries lithium-ion. Il existe de nombreux autres types de batteries moins courants, sur lesquels je ne m’étendrai pas ici.
Régulateur de charge solaire

Ne connectez jamais un panneau solaire directement à une batterie. Si vous souhaitez stocker l’énergie solaire pour une utilisation ultérieure, installez un régulateur de charge solaire entre les deux. Un régulateur de charge solaire régule la tension de sortie du panneau solaire en fonction de la tension dont la batterie a besoin au cours de ses différentes phases de charge. Il fournit également une sortie stable de 12 V à partir de la batterie et arrête le système si la tension tombe en dessous d’un niveau déterminé. La plupart des régulateurs de charge solaire proposent un menu permettant de régler ces valeurs. Certains sont dotés d’un deuxième écran plus élaboré.

Il existe des centaines de types différents de régulateurs de charge solaire. Pour les systèmes solaires à petite échelle, mon expérience est que tout est possible. Les régulateurs de charge solaire les moins chers conviennent parfaitement, mais ils doivent fonctionner à la bonne tension et avoir une capacité suffisante (voir comment dimensionner un système solaire). Les régulateurs de charge solaire plus coûteux (comme les MPPTs) ne valent pas la peine pour les systèmes à petite échelle. Si votre installation utilise des batteries lithium-ion, vous aurez besoin d’un autre régulateur de charge solaire, plus onéreux. Si vous êtes doué en électronique, vous pouvez construire votre propre régulateur de charge solaire.

https://www.chelseagreen.com/product/do-it-yourself-12-volt-solar-power-3rd-edition/

https://libre.solar/

Batteries

Le type de batterie dont vous avez besoin pour une installation solaire de petite taille est une batterie au plomb étanche (sealed lead-acid battery en anglais). Si vous utilisez un panneau solaire de 12 V, vous avez besoin d’une batterie de 12 V. Si vous utilisez un panneau solaire de 24 V, vous avez besoin d’une batterie de 24 V. Manipulez bien les batteries au plomb, car vous risquez de les abîmer rapidement. Le plus important est que leur tension ne baisse pas trop et que vous les rechargiez complètement régulièrement. Ne laissez jamais une batterie au plomb sans charge pendant une période prolongée. Gardez-la connectée à un panneau solaire, y compris lorsque vous n’êtes pas chez vous.

Manipulez les batteries au plomb avec précaution, car vous risquez de les abîmer rapidement.

Lorsqu’il est couplé à un panneau solaire et à une batterie, le régulateur de charge déconnecte la batterie lorsque sa tension descend en dessous d’un niveau spécifié, généralement 12V. Vous pouvez ajuster cette valeur dans le menu. Vous pouvez descendre jusqu’à 11V, au prix d’une durée de vie plus courte de la batterie. Si vous souhaitez prolonger la durée de vie de la batterie, vous pouvez régler la valeur sur 12,2 ou 12,5 V, par exemple. Le prix à payer est une capacité de stockage d’énergie plus faible.

Ne placez pas une batterie au plomb dans un conteneur fermé. Placez un fusible au niveau du cable positif entre la batterie et le régulateur de charge solaire, le plus près possible de la batterie. Surveillez la tension à l’aide d’un voltmètre numérique. Si vous souhaitez en savoir plus sur les batteries, l’Université des batteries (Battery University) est un bon point de départ.

Comment connecter une installation solaire sans batterie ?

Dans une installation solaire directe, il n’est pas nécessaire d’avoir une batterie ou un régulateur de charge. Le panneau solaire est soit directement connecté à l’appareil alimenté, soit relié à un convertisseur de tension en courant continu (DC-DC converter en anglais). Certains appareils à courant continu peuvent fonctionner avec des tensions fluctuantes, par exemple les ventilateurs, les pompes et d’autres appareils dotés d’un moteur à courant continu. Le moteur tournera simplement plus ou moins vite en fonction de la tension. Les résistances chauffantes peuvent également fonctionner à des tensions différentes. Cependant, d’autres appareils - comme tous les équipements électroniques - ont besoin d’une tension d’entrée précise et constante. Un convertisseur CC-CC (abaisseur ou élévateur) est essentiel pour fournir cette tension d’entrée stable.

Convertisseur de tension (CC-CC)

Un convertisseur de tension CC-CC est un module électronique qui convertit la tension d’entrée d’un panneau solaire (ou d’une autre source d’énergie) en une tension de sortie stable pour un appareil, par exemple 5V pour les gadgets USB et 12 à 20V pour les outils électriques. Les convertisseurs abaisseurs “step down” ou “buck” diminuent la tension de sortie par rapport à la tension d’entrée. Les convertisseurs élévateurs “boost”, eux, augmentent la tension. Un convertisseur de tension introduit lui aussi des pertes d’énergie, mais elles sont inférieures aux pertes des batteries, des onduleurs et des adaptateurs CA/CC.

Pour les installations solaires sans batterie, il faut savoir que les panneaux solaires 12 V produisent plus que 12 V. En plein soleil, la tension de sortie sera plus proche de 20V. Il en va de même pour les panneaux solaires de 24V, qui produisent en fait une tension d’environ 32V. L’indication 12V ou 24V se rapporte uniquement au type de batterie pour lequel vous êtes censé l’utiliser. Par conséquent, si vous souhaitez faire fonctionner des appareils en 12 V directement sur un panneau solaire, vous avez besoin d’un module CC-CC qui convertit la tension d’entrée de 20 V en une sortie constante de 12 V (à moins que l’appareil ne puisse fonctionner sur des tensions différentes). Si vous voulez faire fonctionner des appareils de 5V, vous avez besoin d’un module qui a une sortie constante de 5V.

Sami Zaïbi
Publié le 13 septembre 2021 à 15:26. / Modifié le 11 juin 2023 à 00:27.

«Dans le monde de demain, soit on fait beaucoup de solaire, soit on installe 11 000 centrales nucléaires. Voilà.»

Christophe Ballif, directeur du Laboratoire de photovoltaïque de l’EPFL (PV-Lab)

L’énergie la moins chère et la plus écologique

Mis au courant de notre démarche sur la Suisse qui change depuis 1998 – année de fondation du Temps – notre guide a fait ses devoirs: «Il y a vingt-trois ans, les panneaux solaires les plus répandus, en silicium, avaient un rendement de 11%. Aujourd’hui, ce chiffre a doublé et la production solaire couvre 5% de la consommation suisse d’électricité, contre rien à l’époque. Quant aux coûts de fabrication, ils ont été divisés par 20. Désormais, c’est dans les grands parcs solaires que l’on produit l’énergie la moins chère, qui est aussi celle qui a le moins d’impacts sur la biodiversité.»

Neuchâtel, la Mecque du photovoltaïque

Nous nous trouvons au cœur du temple suisse du soleil: Innoparc, à Hauterive, non loin de Neuchâtel, dans les locaux du Centre suisse d’électronique et de microtechnique (CSEM). Derrière les façades quelconques de ces bâtiments vieillissants se joue peut-être ici l’avenir de la planète.

Dans cette course au photovoltaïque, le CSEM joue les premiers rôles. Ces dernières années, il a enchaîné les records mondiaux d’efficacité, notamment pour une cellule dans un module de verre et pour une cellule de pérovskite sur silicium. C’est sur cette dernière technologie que reposent les plus grands espoirs à moyen terme. Selon le directeur du PV-Lab depuis 2004, c’est grâce à elle qu’on pourrait imaginer, dans vingt-trois ans, atteindre des modules avec un rendement de plus de 30% à un prix accessible.

https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/geologie-perovskite-4808/

La pérovskite est un minéral composé d'oxyde de calcium et de titane de formule CaTiO3 et décrit pour la première fois en 1839.

Elle tient son nom du minéralogiste russe L. A. Perovski (1792-1856), qui l'a découverte dans les montagnes de l'Oural. C'est un minéral noire ou brun-rouge, d'aspect métallique, assez rare et que l'on retrouve associé à du métamorphisme de contact.

Dans ce secteur solaire, les chercheurs s'intéressent particulièrement aux pérovskites hybrides, comprenant à la fois des composés organiques et des composés inorganiques comme par exemple le CH3NH3PbI3.

https://www.letemps.ch/economie/immobilier/solaire-quartier-neuchatel

A Neuchâtel, la révolution solaire est partout. En traversant la ville à vélo, il semble que les toits sont davantage équipés qu’ailleurs, ce que confirme une étude du WWF parue en 2020, selon laquelle le canton de Neuchâtel est celui qui exploite le mieux son potentiel solaire. Sur les hauts de la ville, on découvre avec étonnement la nouvelle façade d’UniMail, un des bâtiments de l’Université de Neuchâtel, inaugurée cet été et entièrement couverte de panneaux solaires. Une première en Suisse.

Mon installation solaire photovoltaïque produira-t-elle de l'électricité en cas de panne du réseau public (blackout) ?

En cas de panne ou d'interruption du réseau électrique public (blackout), une installation solaire photovoltaïque reliée au réseau est conçue pour se déconnecter automatiquement: elle n'injecte plus d'électricité, ni sur le réseau public, ni dans le bâtiment (installation avec autoconsommation). Il n'y a donc plus d'électricité disponible pour le ménage, ni pour charger les véhicules électriques. Le but de cette déconnexion automatique est d'éviter que les panneaux solaires n'injectent de l'électricité sur le réseau, alors que des personnes y travaillent pour gérer la panne (risque d'électrocution). La déconnexion automatique protège aussi le circuit électrique du bâtiment contre un risque d'incendie.

Pour qu'une installation solaire photovoltaïque puisse continuer à fournir de l'électricité au bâtiment en cas de panne du réseau public, elle doit disposer de batteries de stockage et être dotée d'une fonction "blackout", qui permet de la transformer momentanément en une installation autonome découplée du réseau (off-grid).

En cas de panne ou d’interruption du réseau électrique (black-out), une installation photovoltaïque est conçue pour se déconnecter instantanément du réseau public mais pire encore de sa propre installation privée. L’autoconsommation n’est pas garantie! Il n’y a plus du tout d’électricité disponible. Ni pour les ménages, ni pour les entreprises! Telle est la réalité, comme l'écrit le site commun des cantons romands sur ce thème.

Set de câbles pour mise en parallèle de deux batteries.

• Longueur 50cm
• Section 25mm2
• Cosses M8 à chaque extrémité