👩‍🔧 🗒️ 🏓 L'énergie solaire est une ressource énorme, inépuisable et propre. 🛎️ 🎞️ 🗄️

La production d'énergie solaire est une alternative propre à l'électricité produite à partir de combustibles fossiles, sans pollution de l'air et de l'eau, sans pollution environnementale mondiale et sans menace pour notre santé publique. Seuls 18 jours ensoleillés sur Terre contiennent la même quantité d'énergie qui est stockée dans toutes les réserves de charbon, de pétrole et de gaz naturel de la planète. En dehors de l'atmosphère, l'énergie solaire contient environ 1300 watts par mètre carré. Après avoir atteint l'atmosphère, environ un tiers de cette lumière est réfléchie dans l'espace, tandis que le reste continue de suivre la surface de la Terre.

En moyenne sur toute la surface de la planète, un mètre carré recueille 4,2 kilowattheures d'énergie chaque jour, soit l'équivalent énergétique approximatif de près d'un baril de pétrole par an. Les déserts, avec un air très sec et une faible couverture nuageuse, peuvent recevoir plus de 6 kilowattheures par jour et par mètre carré en moyenne au cours de l'année.

Conversion de l'énergie solaire en électricité

Les panneaux photovoltaïques (PV) et la concentration d'énergie solaire (CSP) des objets captant la lumière solaire peuvent la transformer en électricité utilisable. Les toits photovoltaïques rendent l'énergie solaire viable dans presque toutes les régions des États-Unis. Dans les endroits ensoleillés, comme Los Angeles ou Phoenix, un système de 5 kilowatts génère en moyenne 7 000 à 8 000 kilowattheures par an, ce qui équivaut à peu près à l'utilisation de l'électricité d'un ménage américain typique.

En 2015, près de 800 000 systèmes photovoltaïques ont été installés sur les toits des États-Unis. Les projets photovoltaïques à grande échelle utilisent des panneaux photovoltaïques pour convertir la lumière du soleil en électricité. Ces projets ont souvent des rendements de l'ordre de centaines de mégawatts, et ce sont des millions de panneaux solaires installés sur une grande superficie de terrain.

Comment fonctionnent les panneaux solaires

Les panneaux solaires photovoltaïques (PV) sont basés sur une technologie élevée mais étonnamment simple qui convertit la lumière solaire directement en électricité.

En 1839, le scientifique français Edmond Becquerel a découvert que certains matériaux émettraient des étincelles d'électricité lorsqu'ils seraient frappés par la lumière du soleil. Les chercheurs ont découvert que dans un avenir proche, cette propriété, appelée effet photoélectrique, peut être utilisée; La première cellule photovoltaïque (PV) a été fabriquée à partir de sélénium à la fin des années 1800. En 1950, les scientifiques des Bell Labs ont révisé la technologie et, en utilisant du silicium fabriqué dans des cellules solaires, ont pu convertir l'énergie de la lumière solaire directement en électricité.

Composants de cellule PV

Les composants les plus importants d'une cellule PV sont deux couches de matériau semi-conducteur, généralement composées de cristaux de silicium. La cristallisation du silicium lui-même n'est pas un bon conducteur d'électricité, donc des impuretés y sont intentionnellement ajoutées - un processus appelé étape de dopage.

La couche inférieure des cellules solaires est généralement constituée de bore dopé qui, en conjonction avec le silicium, crée une charge positive (p), tandis que la couche supérieure dopée au phosphore, en interaction avec le silicium, crée une charge négative (n).

Des électrons supplémentaires de la couche n peuvent quitter leurs atomes, tandis que la couche p capture ces électrons. Les rayons de lumière "assomment" les électrons des atomes de la couche n, après quoi ils volent dans la couche p pour occuper des endroits vides. De cette façon, les électrons circulent en cercle, quittant la couche p, traversant la charge et revenant à la couche n.

drones solaires

Chaque cellule génère très peu d'énergie (quelques watts), elles sont donc regroupées en modules ou panneaux. Les panneaux sont ensuite soit utilisés comme des unités distinctes, soit regroupés en plus grands tableaux.

Le passage à un système électrique avec beaucoup d'énergie solaire offre de nombreux avantages.

Le coût des panneaux solaires diminue rapidement (en 1970 -1 kWh d'électricité produite avec leur aide coûtait 60 $, en 1980 - 1 $, maintenant -20-30 cents). De ce fait, la demande de panneaux solaires augmente de 25% par an, et le volume annuel de batteries vendues dépasse (en puissance) 40mW. L'efficacité des cellules solaires, qui atteignait 18% en laboratoire au milieu des années 70, est actuellement de 28,5% pour les éléments en silicium cristallin et de 35% pour les plaques à deux couches en arséniure de gallium et antimode au gallium. Des éléments prometteurs ont été développés à partir de matériaux semi-conducteurs à couches minces (1-2 microns d'épaisseur): bien que leur efficacité soit faible (pas plus de 16%), le coût est très faible (pas plus de 10% du coût des panneaux solaires modernes). Bientôt, les scientifiques suggèrent que le coût de 1 kWh sera de 10 cents,ce qui placera l'énergie solaire au premier rang dans l'indépendance énergétique de nombreux pays.

La pérovskite réduira le coût de l'énergie solaire

En 2013, la nouvelle s'est répandue sur les vastes étendues du réseau: le minéral de pérovskite va révolutionner l'industrie solaire. L'utilisation de pérovskite au lieu de silicium réduira le coût de production d'électricité à l'aide de panneaux solaires. La pérovskite (titanate de calcium) a été découverte au début du 19e siècle dans les montagnes de l'Oural, du nom de L.A. Perovsky (un célèbre amoureux des minéraux). En tant que composant de la photocellule a commencé à être utilisé en 2009.

Les batteries sont couvertes par une photocellule innovante à faible coût, dont le principal avantage est qu'elle peut convertir beaucoup plus de parties de la lumière solaire en énergie. Les pérovskites sont une structure cristalline qui absorbe la lumière du soleil avec une efficacité maximale. Selon des estimations préliminaires, l'utilisation de batteries à base de pérovskite peut réduire le coût d'un kilowatt d'énergie de sept fois.

«Le principal avantage des nouvelles cellules solaires ne réside pas tant dans leur efficacité que dans le fait que le matériau est sacrément bon marché. Les batteries à base de pérovskite qui n'utilisent pas de silicium peuvent rendre l'énergie solaire vraiment massive. »

Énergie solaire pour centre de données

10% de toute l'électricité produite dans le monde est consommée par des batteries de serveurs. Étant donné que des réseaux éconergétiques et des sources d'énergie renouvelables sont désormais mis en œuvre dans tous les secteurs, les centres de données ne sont pas en reste. L'impact négatif des batteries de serveurs sur l'environnement est depuis longtemps sur les lèvres des écologistes. Par conséquent, les propriétaires de centres de données cherchent à réduire l'impact négatif de leurs centres de données, en recourant à des technologies avancées et économes en énergie pour produire de l'électricité, ce qui inclut le refroidissement gratuit, des systèmes de capacités de production locales basées sur des sources d'énergie renouvelables.

Comme sortie - une centrale solaire à côté de la ferme de serveurs, dans les pays où les conditions climatiques le permettent. Il est idéal pour les batteries de serveurs déployées dans les régions tropicales ou subtropicales. Après tout, l'utilisation de panneaux solaires sur le toit du centre de données, en plus de fournir une "énergie verte", contribuera également à réduire la charge thermique du bâtiment, car l'ombre qu'ils créent minimise la quantité de chaleur absorbée par le toit. La centrale solaire réduira l'impact global négatif du centre de données sur l'environnement et augmentera la fiabilité des centres de données situés dans les régions où des interruptions de fonctionnement du réseau électrique central sont observées.

une grande centrale électrique à énergie renouvelable près du centre de données Apple à Maiden, Caroline du Nord (USA)

Switch, en collaboration avec la société d'énergie Nevada Power, a commencé la construction d'une station solaire de 100 MW Switch Station près de Las Vegas. Dans les médias américains, Switch est appelé "fauteurs de troubles" sur le marché des datacenters commerciaux, c'est l'un des acteurs les plus importants de cette industrie. La société est engagée dans la construction et le support d'installations de centres de données - bâtiments et infrastructures d'ingénierie sans équipement informatique approprié, son principal modèle d'interaction avec le client est la colocation.

Ivanpa, la plus grande centrale thermique de 400 MW au monde

En 2015, les États-Unis et le Japon ont commencé à développer un nouveau mécanisme pour alimenter le centre de données par l'énergie solaire. Le projet consiste à explorer de nouvelles possibilités "... en utilisant un ensemble de capacités de production basées sur l'énergie solaire et des systèmes de classe HVDC (courant continu haute tension) utilisés pour distribuer l'énergie générée par les panneaux solaires au niveau du centre de données." Une telle combinaison de HVDC et de panneaux solaires permettra de déployer un système d'alimentation de secours unique basé sur des batteries, tout en permettant d'économiser sur les coûts d'investissement et d'exploitation.

Intéressant

L'architecte allemand Andre Broesel de Rawlemon a créé une batterie solaire en forme de boule de verre en mouvement. Il l'appelle un générateur de nouvelle génération qui captera le maximum de rayons, car il est équipé d'un système de suivi du soleil et de capteurs de changement climatique, qui est 35% plus efficace que les panneaux solaires standard.

La société japonaise d'énergie Shimizu Corporation a annoncé en 2015 son intention de construire une grande centrale solaire sur le satellite naturel de notre planète - la Lune. Une centrale électrique en forme d'anneaux avec des panneaux solaires encerclera la Lune, à l'instar de la planète Saturne, et transmettra de l'énergie à la Terre. Shimizu Corporation attend 13 000 térawatts d'énergie / an d'une telle station solaire. Le coût et la date de début d'une telle construction d'espace ne sont pas encore connus.

L'Institut d'architecture avancée de Catalogne a développé un panneau solaire qui peut fonctionner sur les plantes, la mousse et le sol. L'avantage de cette technologie est le rejet de matériaux toxiques toxiques et de métaux lourds dans la production de panneaux solaires. Il utilise des bactéries spéciales dans de minuscules piles à combustible situées dans le sol sous les racines des plantes. Les bactéries sont nécessaires pour générer une énergie bon marché dans les mini-batteries. Les plantes assureront le cycle de vie des bactéries et l'eau servira de carburant à l'ensemble du système. Un tel système innovant peut fonctionner dans des zones où il n'y a pas tellement de soleil si vous remplacez les plantes par de la mousse, car elle peut pousser à l'ombre.