Introduction

L'énergie Eolienne

 -l'énergie éolienne aujourd'hui

L'énergie Solaire
photovoltaïque

 -historique
 -fonctionnement

Critères de comparaison


 -production
 -coût
 -lieux d'implantation
 -impact sur l'environnement
 -ces énergies dans l'avenir
 -utilisations

Conclusion

CES ENERGIES DANS L'AVENIR

I - L'énergie éolienne

Innovations et recherche :
Eolienne type Magenn Power Air Rotor System (MARS)

   Le système de rotor d'air de Magenn (MARS) est un dispositif flottant dans le ciel rattaché au sol qui tourne autour d'un axe horizontal en réponse au vent, produisant efficacement de l'énergie électrique à un coût inférieur à tous les systèmes de concurrence. Le courant électrique développé avec le rotor flottant dans l’air est transféré en bas au niveau du sol grâce au fil avec lequel le dispositif est relié.
   L'hélium (un gaz ininflammable plus léger que l’air) soutient le rotor qui monte en altitude pour capter des vitesses de vents plus importantes. Aucune tour ou base lourde n'est nécessaire et les tailles s'étendent de petits modèles de « baluchon » à de grands dispositifs  En raison de la simplicité de conception, bas frais d'exploitation des capitaux et, le rendement plus élevé, MARS représente un large décalage par rapport aux éoliennes standard d'aujourd'hui.
   Encore au stade expérimental, une première éolienne de 4 kW va être installée en 2007, annoncée à 10.000 $ la pièce (la puissance peut sembler ridicule par rapport à une éolienne actuelle, cependant l’objectif est de créé des prototypes allant jusqu’à 1,6 MW d’ici 2010)

 Avantages :

   - aménagement au sol minimal
   - aucune nuisance sonore
   - très facilement déplaçable
   - aucun risque pour la faune environnante
   - aucune interférence électromagnétique

 Inconvénients :

   - liaison au réseau
   - problème d’esthétisme

Eolienne type Stormblade Turbine


   Ce type d’éolienne comporte un mat plus petit que celle actuelle, un axe horizontal et sa particularité réside dans le fait que les pales de l’éolienne sont protégées par un carénage qui dirige le flux d’air à l’intérieur  de la turbine, ce qui fait sa ressemblance avec un réacteur d’avion. 
   Un des plus grands problèmes avec les éoliennes courantes est qu'une fois que le vent dépasse les 100km/h, elles doivent être arrêtées, parce qu'à des vitesses plus élevées, un effet gyroscopique est créé dans l'arbre d'entraînement et peut tordre le rotor. L’aérodynamisme de ce type d’éolienne permet de ne pas subir cet effet. 
   Mais le principal intérêt de ce type de modèle est de pouvoir convertir 70 % de l’énergie cinétique produite par le vent contre 30 à 40 % pour les modèles standards (limite de Betz), ce qui double presque la production d’énergie.

 Avantages :

   -permet une meilleure production en fonction de la force du vent (peut fonctionner à des vitesses de vents faible ou très importantes : de 11 à 193 Km/h)
   -réduit considérablement le bruit émit
   -aucun danger pour les oiseaux

 Inconvénients :

   -en conséquence de la forme en réacteur d’avion, il se forme un effet dit « parachute » à l’intérieur du carénage. Ce qui oblige à construire un mat bien plus résistant.

Coûts :

   Le graphique suivant représente les estimations du coût du kWh éolien dans les prochaines années en fonction de la vitesse des vents :

   Si ces affirmations se révèlent exactes, le prix au kWh d'une éolienne de vitesse moyenne au moyeu de 8.5 m/s sera le moins cher de toutes les énergies dès 2010 environ.

II – L'Energie solaire photovoltaïque

Innovations et recherche :

Des panneaux solaires en orbite


   Le rayonnement en haute atmosphère est presque quatre fois plus important qu’à la surface de la Terre c’est pourquoi il se révèle ainsi bénéfique d’installer des panneaux solaires directement dans l’espace. De plus, dans cette situation le satellite est continuellement éclairé, ne dépendant ainsi ni des saisons ni de la météo.
   Or, il se pose un problème du fait de savoir comment retransmettre l’énergie sur Terre. L’EADS (EUROPEAN AERONAUTIC DEFENCE AND SPACE) a choisi le rayon laser, par rapport à la NASA qui a choisi les micro-ondes pour transporter l’énergie. Le principal défaut des micro-ondes est lié au risque que peut présenter une émission continue de micro-ondes sur Terre.
   Cependant, ces dernières peuvent passer à travers les nuages, à la différence du rayon laser qui en conséquence devra être transmis par des stations relais, situées dans la haute atmosphère, qui retransmettront alors l’énergie du faisceau (par câble ou micro-ondes par exemple).
   Ainsi, ce qui retient le plus le développement de ce système est bien sur le coût de l’opération, extrêmement élevé.

 Avantages :

   - production d'électricité trés importante

 Inconvénients :

   - retour de l'énergie sur Terre
   - trés couteux

Cellules au rendement maximum

       La société américaine Spectrolab de la compagnie Boeing détient le record du monde de la fabrication de la cellule au meilleur rendement, en ayant mis au point des modules photovoltaïques dont le rendement (rapport entre l’énergie produite et l’énergie reçue) est de 40,7 % . 
   Ces cellules photovoltaïques sont multicouches c’est à dire un empilement de plusieurs cellules photovoltaïques convertissant différentes parties du spectre solaire (la cellule du haut convertit les photons les plus énergétiques, celle du milieu convertit les photons moyennement énergétiques, tandis que la cellule du bas convertit les grandes longueurs d'ondes, correspondant aux photons les moins énergétiques). Cette technologie permet d'optimiser l'absorption du flux solaire par la cellule, et ainsi d'accroître son rendement de conversion de manière significative. 
    De plus ces cellules sont à concentration, c'est-à-dire que le flux d’énergie dégagée par la lumière du soleil est concentré grâce à un effet loupe ce qui améliore considérablement les capacités de la cellule. Ainsi les américains sont en tête en matière de rendement au niveau du photovoltaïque, cependant l’Inde tente de faire mieux en portant à 50%  le rendement des cellules solaires d'ici 2010.

  Avantages :

   - meilleur rendement.
   - réduit la quantité de matériau nécessaire dû à la forte concentration de la cellule.

  Inconvénients :

   - coût de la cellule extrêmement élevé.

Coûts :

Voici un tableau de l'estimation de l'évolution des coûts de production au kWh :

 année  coût de production dans le sud de la France coût de production dans le nord de la France
2006 25 ctmes d'€ 50 ctmes d'€
2010 20 ctmes d'€ 40 ctmes d'€
2020 10 ctmes d'€ 20 ctmes d'€
2030 <10 ctmes d'€ < 10 ctmes d'€

On peut observer que le prix du kWh d'énergie électrique produit à partir de l'énergie photovoltaïque ne va cesser de diminuer durant les prochaines années, pour devenir compétitif, si ces prévisions se montrent exactes en 2030 environ.

Nouveaux marchés :
Les pays en voie de dévellopement

    2.5 milliards d'habitants dans le monde ne dispose pas du reseau, et la création d'un réseau n'est compétitive qu'au dessus d'une consomation annuelle de 500 kWh ce qui n'est pas le cas de 42% de la population mondiale. Dans les pays du tiers monde, l'éclairage se fait à l'aide de bougies, de lampe à kérosène et les appareils électrique sont alimentés par des petites batteries ou des piles. On estime les dépense à 10€ par mois pour une famille pour l'éclairage et les piles, en effet le prix d'un kWh fourni avec des piles s'élève à 500 €, de plus ces solutions sont fortement polluantes. Le panneau solaire se révèle donc être une solution dans ces zones, l'utilisation d'un petit génerateur photovoltaïque couterait 2.5 € (coût moyen sur la durée de vie) par mois pour une famille. Soit une économie de 7.5 € par mois et donc un "remboursement" du panneau en 2 ans et demi. Le quantité d'énergie produite serait elle 10 à 50 fois supérieure.