Energie-Solaire | Dr. Goulu

Comment est-il possible que les rayons du soleil puissent réchauffer la Terre alors que l'espace par lequel ils passent pour atteindre la Terre est gelé ?

Wed, 22 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

L’espace est surtout tellement vide que la lumière ne rencontre aucune particule (ou très peu) à laquelle elle peut transmettre son énergie.

Donc la lumière solaire transmet son énergie à l’atmosphère, aux plantes, à votre peau bronzée, bref au premier truc qu’elle rencontre.

Le transfert d’énergie se fait par : comme le Soleil est beaucoup plus chaud que la Terre, nous recevons du rayonnement visible, des UV et de l’infrarouge. Si la Terre gardait toute cette énergie, elle chaufferait à blanc, mais en réalité elle chauffe à la température exacte où elle réémet dans l’espace exactement la même énergie que celle qu’elle reçoit du Soleil (+ celle produite sous terre par la radioactivité naturelle), mais uniquement dans l’infrarouge.

Si l’atmosphère absorbe un tout petit peu plus d’énergie solaire ou d’infrarouges rayonnés par le sol via les gaz à effet de serre, elle va juste se réchauffer un peu pour réémettre la différence ….

Est-ce que balancer de l'eau sur le Soleil reviendrait à l'alimenter ?

Tue, 14 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Oui. Le se produit entre 850°C et 2500°C, donc bien en dessous de la température à la surface du Soleil, donc ça lui ajouterait un peu d’hydrogène que le Soleil pourrait potentiellement fusionner un jour.

Pour fixer les idées , la masse totale des océans terrestres est de 1.4 10^{21kg d’eau, dont 2/18 = 11% d’hydrogène. Si on balançait nos océans dans le Soleil, il aurait donc 0.15 10}21 kg d’hydrogène à brûler en plus.

Sachant qu’il fusionne 600 millions de tonnes d’hydrogène par seconde (600 10^9 kg) , ça prolongerait sa vie de 8 ans…

Je trouve que ça vaut pas trop le coup…

Si on reproduisait un soleil d'un diamètre d'un kilomètre, en laboratoire, serait-il assez puissant pour alimenter en énergie gratuite la planète au complet ?

Tue, 05 Nov 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Gratuite, certainement pas. Les gens qui auraient développé ce truc voudraient au minimum gagner leur vie, et si possible au moins aussi bien que des cheikhs du pétrole. Et puis il faudrait amener cette énergie chez vous, et les gens qui construisent les lignes veulent aussi être payés etc. Bref, on vous vendra cette énergie au prix maximisant le profit, exactement comme maintenant.

Car réalisez bien que vous ne payez pas le pétrole. Le pétrole au fond d’un puits ne coûte strictement rien. Vous payez uniquement les gens qui l’extraient, le transforment, le transportent, le stockent, et des tas de fonctionnaires via les taxes.

Pour en revenir à votre Soleil artificiel, le problème est que la ne marche pas en petit. Il faut une étoile. Ou alors, c’est TRES compliqué .

Le projet est en train de construire un réacteur qui devrait produire de l’énergie comme ça.

Le site ne fait pas loin d’un km :

Le réacteur proprement dit sera dans ce bâtiment qui doit bien faire 50m de diamètre (ya des gens, si vous regardez à la loupe…)

Et l’intérieur sera comme ça:

La partie torique au centre contiendra 840 m3 de plasma de deuterium et tritium (des isotopes de l’hydrogène).

Si ça marche, il produira 500 MW environ, mais en consommera à peu près autant pour fonctionner …

Ensuite, il y aura , d’une puissance de 2000 MW.

Il en faudrait environ 1500 pour fournir l’énergie que nous consommons actuellement sur la planète.

Ca ne sera pas demain, et absolument pas gratuit.

Notes de bas de page

Selon l'économiste américain Jeremy Rifkin, "le prix de l'énergie nucléaire sur la durée de vie d'une centrale est de 112$ le mégawatt"contre "entre 29 et 40 $" pour l'énergie solaire et éolienne" N'est-il pas absurde de continuer dans le nucléaire ?

Sun, 20 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Son calcul dépend d’hypothèses économiques avec lesquelles d’autres économistes ne sont pas d’accord.

De plus, il n’y a pas de soleil tout le temps ni de vent partout, donc il faudrait aussi tenir compte des coûts du transport et de stockage pour obtenir la même disponibilité que le thermique (90% pour le nucléaire)

Voir Sur le génial site de JM Jancovici pour les détails.

Comment l'avion Solar Impulse 2, propulsé à l'énergie solaire, a-t-il pu boucler un tour du monde en 2016 ? En combien de temps ou d'étapes ? Emportait-il avec lui une batterie ? Quelle était son altitude en vol ? A-t-on amélioré le procédé depuis ?

Sat, 19 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Un seul pilote/passager.

17 étapes, 25 jours de vol effectif répartis sur un an et demi.

400kg de batteries, us du quart de la masse de l’avion. Elles ont du être changées une fois.

L’avion montait jusqu’à 10'000m le jour puis volait sur batteries et planait jusqu à 2000m environ pendant la nuit.

Oui, ça a été amélioré en 2018 : tour du monde en 52 heures, 4 étapes

Pensez-vous que Solar Impulse 2, l'avion solaire qui a fait le tour du monde soit une réussite, une avancée pour l'humanité ?

Thu, 22 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

C’est un planeur exceptionnel. Du point de vue propulsion:

Avec 200 m2 de cellules photovoltaïques et 12 % de rendement total de la chaîne de propulsion, la puissance moyenne fournie par les moteurs de l’avion n’atteint plus que 8 CV ou 6 KW.. C’est à peu de chose près ce dont disposaient les frères Wright en 1903 lorsqu’ils ont réalisé le premier vol motorisé. (site de Solar Impulse)

Donc oui c’est une réussite humaine et de la technologie, mais il ne faut pas compter dessus pour rendre le transport aérien non polluant. On a .

Pourquoi ne met-on pas tout simplement des panneaux solaires et des éoliennes partout en France pour ne plus avoir à utiliser le nucléaire ?

Sun, 21 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Parce que les français aiment bien avoir de l’électricité aussi les soirs sans vent.

Les panneaux solaires produisent de l’électricité pendant la journée, surtout l’été, et le double au Sud qu’au Nord:

Pour le vent c’est le contraire :

Le fait est que le du solaire est de l’ordre de 10%, et celui de l’éolien de 20%, alors que le nucléaire est à au moins 75%. Il faudrait donc installer 8x plus de puissance solaire que de nucléaire, ou 4x plus de puissance éolienne que de nucléaire pour produire la même énergie annuelle. Plus les lignes électriques pour amener le jus près des consommateurs …

Mais surtout, la production éolienne est TRES variable car la puissance d’une éolienne varie comme le cube de la vitesse du vent.

Dans le graphique suivant vous voyez que la puissance installée solaire+éoliennes de l’Allemagne (surface verte) est désormais le double de la consommation moyenne (brune), pourtant les pics quotidiens du solaire (jaune) et très variables de l’éolien (bleu) ne permettent jamais d’atteindre le niveau de la consommation :

Par contre quand solaire+éolien s’additionnent et dépassent la consommation, il n’existe actuellement aucun moyen de stocker cette énergie , qui est de plus en plus souvent “vendue” à prix négatif !

Il faut donc qu’une autre source d’énergie puisse compenser le manque. Or il n’y a actuellement aucune technologie à part l’hydraulique qui permette d’enclancher la production de gigawatts en quelques heures. Mais il faut des montagnes et de l’eau. . Sans énormes capacité de stockage, le renouvelable est condamné à la surproduction.

L’obstacle à la généralisation des renouvelables est donc un peu technique, mais surtout financier. Si vous êtes prêts à payer votre électricité 3 ou 4 fois plus cher qu’actuellement (car il faut installer 3 ou 4 fois plus de puissance) , à tirer des lignes à travers tout le pays pour alimenter le Nord en solaire le soir et le Sud en éolien la nuit, et à vous acheter des batteries pour la stocker, allez-y !

Notes de bas de page

Qu'advient il de l'électricité générée/accumulée par un panneau solaire si vous ne l'utilisez pas ?

Mon, 03 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Excellente question . Un panneau photovoltaïque produit une différence de tension à ses bornes, comme une pile électrique. Si vous ne l’utilisez pas, c’est à dire si vous ne créez pas un courant entre ces bornes, c’est comme pour la pile : la tension reste à sa valeur à vide.

Mais alors ou va l’énergie solaire ? Nulle part, elle ne fait que chauffer votre panneau comme s’il était une vulgaire tuile. Autrement dit quand vous utilisez un panneau photovoltaïque il chauffe moins au soleil que quand vous ne l’utilisez pas, car ~20 % de l’énergie lumineuse est convertie en électricité.

Qu'est-ce qui nous empêche d'avoir des banques de batteries géantes, de la taille d'une ville, pour stocker de l'énergie durable comme le solaire ?

Fri, 19 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

La faible des batteries, et leur prix.

Prenons un exemple. Selon cet article , l’Ile de France a consommé 69032 GWh d’électricité en 2016. En moyenne, ça fait 189 GWh par jour.

Supposons que d’un coup de baguette magique vous produisiez cette énergie uniquement avec du solaire, disons pour simplifier de 6h du matin à 6h du soir, et que vous deviez en stocker seulement le quart (47 GWh) pour la nuit, de 6h du soir à 6h du matin.

Les meilleures batteries lithium/ion ont une densité d’énergie de 400 Wh par litre (dm3) de volume de batterie, donc 400 kWh par m3.

Petite division : 47′000′000/400 = 117′500 m3 de batteries. Ca fait un cube de 50m de côté, sans compter les câbles, connecteurs, ventilateurs etc.

Si vous trouvez ça encore acceptable, voilà le prix : les batteries lithium coûtant environ 700 Euro par kWh, votre batterie vous reviendra autours de 33 milliards (!) d’euro. Accessoirement, elle nécessitera a elle seule plus que la production mondiale annuelle de , 43000 tonnes en 2017. Et n’oubliez pas de prévoir la changer tous les ~5 ans car elle ne supporte que 2000 cycles de charge/décharge…

Et rappelez-vous bien que ça c’est juste pour une batterie qui stocke le quart de votre consommation quotidienne pour quelques heures, mais pour le solaire il n’y a pas vraiment de problème, on sait que le soleil reviendra demain.

Le vrai problème c’est pour l’éolien, pour lequel on ne sait pas quand le vent re soufflera… Des études comme celle-ci montrent qu’il faut stocker plusieurs jours d’énergie (3 à 5 suivant les endroits) pour être capable de fournir de l’électricité 99% du temps (ce qui signifie une probabilité élevée d’avoir plusieurs jours par an sans électricité)

Il existe d’autre types de batteries plus adaptées que le lithium pour du stockage statique, entre autres les batteries à flux redox que j’ai découvertes en écrivant:

Le problème est qu’elles utilisent aussi des ressources limitées et pas bon marché…

Notes de bas de page

Pourquoi les ailes des avions n'ont pas de panneau solaire ?

Tue, 16 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

1m2 de panneau solaire bien orienté face au soleil fournit 200 watts environ. Un Boeing 747 a une surface alaire de 560 m2, disons exploitable sur 500m2, ça fournirait donc 100 kW environ dans des conditions idéales.

Le même Boeing 747 a 4 turboréacteurs qui développent 87 325 chevaux en vol de croisière , et 4 fois plus au décollage.

87325 chevaux, ça fait 64′227 kW, donc vos panneaux solaires fourniraient 0.15% de la puissance de l’avion, à tout casser…

Et en y réfléchissant “à tout casser” me semble l’expression appropriée pour parler de délicates surfaces de silicium exposées aux intempéries à 800 km/h, aux vibrations, aux températures extrêmes …

Notes de bas de page

Quels sont les différents rendements des panneaux solaires à travers le monde ?

Tue, 16 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Le tableau suivant montre l’évolution des rendements des cellules photovoltaïques .

Mais attention:

Les rendements “record” annoncés à ~46% sont obtenus avec des qui nécessitent des miroirs suivant le soleil etc. Ce n’est pas adapté aux petites installations sur le toit
Les technologies dominantes (bon marché) actuellement sont le Silicium cristallin (bleu) et le “thin film” (vert), avec des rendements annoncés de 20 à 25%.
La manière de mesurer ces rendements est normalisée et la norme ne correspond pas à une utilisation “normale” de grandes surfaces . La norme surestime le rendement réel de 5 à 10% environ.
De plus, comme la Terre tourne, a des saisons etc, sous nos latitudes, on reçoit un rayonnement solaire moyen d’environ 15% du max du 21 juin à midi. ce que confirme une carte comme celle-ci :

En une année l’éclairement n’est que de 1300 kWh/m2 au centre de la France, ce qui fait 150 watt de moyenne d’éclairement alors que le Soleil éclaire avec une puissance de 1300 W/m2… Et votre (bon) panneau va capter 25% de ces 150 watt donc dans les 40 watt par m2 en moyenne sur l’année.

Et si c’était votre question, vous voyez aussi que l’éclairement varie du simple au triple entre l’Afrique du Nord et l’Europe du Nord …

Notes de bas de page