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Etat de l’art sur le photovoltaïque et le
stockage électrique

Dominique Caccavelli
CSTB

dominique.caccavelli@cstb.fr


Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion
27 – 28 Novembre 2012
Cellules et modules PV

                     Technologies matures




Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion
27 – 28 Novembre 2012
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Matériaux         Rendement Longévité Caractéristiques
                          Technologies matures                                                   Principales
                                                                                                 utilisations

c-Si             12 à 18%           20 à 30 ans     * Très performant                        Aérospatiale, modules pour
                 (24,7% en                          * Stabilité de production d’elec         toits,
                 laboratoire)                       * Méthode de production coûteuse et      façades,…
                                                    laborieuse.

mc-Si            11 à 15%           20 à 30 ans     * Adapté à la production à grande        Modules pour toits, façades,
                 (19,8% en                          échelle.                                 générateurs…
                 laboratoire)                       * Stabilité de production d’elec
                                                    Plus de 50% du marché mondial.

a-Si             5 à 8%                             * Peut fonctionner sous la lumière       Appareils électroniques
                 (13% en                            fluorescente.                            (montres, calculatrices…),
                 laboratoire)                       * Fonctionnement si faible luminosité.   intégration dans le bâtiment
                                                    * Fonctionnement par temps couvert.
                                                    * Fonctionnement si ombrage partiel
                                                    * La puissance de sortie varie dans le
                                                    temps. En début de vie, la puissance
                                                    délivrée est de 15 à 20% supérieure à
                                                    la valeur nominale et se stabilise
                                                    après quelques mois.

GaAs             18 à 20%                           * Lourd, fissure facilement              Systèmes de concentrateurs
                 (27.5% en                                                                   Aérospatiale (satellites)
                 laboratoire)


CdTe, CIS,     8%                                 Nécessite peu de matériaux mais            Appareils électroniques
  Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion
               (16% en                            certains contiennent des substances        (montres, calculatrices…),
CIGS – 28 Novembre 2012
  27           laboratoire)                       polluantes                                 intégration dans le bâtiment
Cellules et modules PV

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Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion
27 – 28 Novembre 2012
Cellules et modules PV


                      Cellules organiques

• Utilisent comme substrat des
  matériaux synthétiques (PEN,
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• Moins chères à produire
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• Perspective d'une production
  en continu

  Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion
  27 – 28 Novembre 2012
Cellules et modules PV


                Cellules multi-jonctions
• Superposition de couches les unes au-dessus
  des autres. Chaque couche est traitée pour
  absorber des longueurs d’ondes spécifiques de
  la lumière,
• Très chères à produire
• Fort rendement
• Pas d’application industrielle en ce moment


 Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion
 27 – 28 Novembre 2012
Cellules et modules PV

                      Haute concentration
• Concentre les rayons du soleil (300
  fois) sur des cellules PV
• Couplé avec des cellules multi-
  jonctions (diminution de surface)
• Très fort rendement
• Nécessité d’avoir un tracker (coût
  d’investissement élevé)
• Moins de 0,1% de la puissance
  mondiale installée
 Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion
 27 – 28 Novembre 2012
Cellules et modules PV

   Matériaux polymères pour encapsulation
• Verre en face avant est
  remplacé par une plaque en
  PMMA
• Réduction des coûts de
  fabrication
• Gain de poids
• Mise en œuvre en toiture
  facilitée

 Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion
 27 – 28 Novembre 2012
Cellules et modules PV




Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion
27 – 28 Novembre 2012
Cellules et modules PV




Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion
27 – 28 Novembre 2012
Cellules et modules PV

Prix matériel et pose constaté en 2011 en
               métropole (*)

                                       Intégration Simplifiée
              Puissance                                                 Intégration Au Bâti
                                              au Bâti

                < 3 kWc                   3,4 à 4,2 €HT/Wc               3,7 à 4,5 €HT/Wc

              3 à 36 kWc                   3 à 3,7 €HT/Wc                3,3 à 4,2 €HT/Wc

             36 à 100 kWc                 2,5 à 3,2 €HT/Wc                 3 à 3,6 €HT/Wc


(*) Hors frais de raccordement au réseau de l’installation photovoltaïque


Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion
27 – 28 Novembre 2012
Cellules et modules PV




Source:
EPIA, 2012




      Les prix des systèmes PV devraient chuter en moyenne de 40% entre 2012 et 2022
                            dans le secteur résidentiel en Europe

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 27 – 28 Novembre 2012
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             moyens de stockage :

 • Rendement
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 • Capacité de cyclage
 • Densité d'énergie
 • Densité de puissance
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Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion
27 – 28 Novembre 2012
Merci pour votre attention!!

               dominique.caccavelli@cstb.fr

             http://www.photovoltaique.info/




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27 – 28 Novembre 2012

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L'état de l'art sur le photovoltaïque et le stockage électrique

  • 1. Etat de l’art sur le photovoltaïque et le stockage électrique Dominique Caccavelli CSTB dominique.caccavelli@cstb.fr Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 2. Cellules et modules PV Technologies matures Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 3. Cellules et modules PV Matériaux Rendement Longévité Caractéristiques Technologies matures Principales utilisations c-Si 12 à 18% 20 à 30 ans * Très performant Aérospatiale, modules pour (24,7% en * Stabilité de production d’elec toits, laboratoire) * Méthode de production coûteuse et façades,… laborieuse. mc-Si 11 à 15% 20 à 30 ans * Adapté à la production à grande Modules pour toits, façades, (19,8% en échelle. générateurs… laboratoire) * Stabilité de production d’elec Plus de 50% du marché mondial. a-Si 5 à 8% * Peut fonctionner sous la lumière Appareils électroniques (13% en fluorescente. (montres, calculatrices…), laboratoire) * Fonctionnement si faible luminosité. intégration dans le bâtiment * Fonctionnement par temps couvert. * Fonctionnement si ombrage partiel * La puissance de sortie varie dans le temps. En début de vie, la puissance délivrée est de 15 à 20% supérieure à la valeur nominale et se stabilise après quelques mois. GaAs 18 à 20% * Lourd, fissure facilement Systèmes de concentrateurs (27.5% en Aérospatiale (satellites) laboratoire) CdTe, CIS, 8% Nécessite peu de matériaux mais Appareils électroniques Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion (16% en certains contiennent des substances (montres, calculatrices…), CIGS – 28 Novembre 2012 27 laboratoire) polluantes intégration dans le bâtiment
  • 4. Cellules et modules PV Pistes de développement Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 5. Cellules et modules PV Cellules organiques • Utilisent comme substrat des matériaux synthétiques (PEN, PMMA ...) • Moins chères à produire • Faible rendement • Perspective d'une production en continu Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 6. Cellules et modules PV Cellules multi-jonctions • Superposition de couches les unes au-dessus des autres. Chaque couche est traitée pour absorber des longueurs d’ondes spécifiques de la lumière, • Très chères à produire • Fort rendement • Pas d’application industrielle en ce moment Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 7. Cellules et modules PV Haute concentration • Concentre les rayons du soleil (300 fois) sur des cellules PV • Couplé avec des cellules multi- jonctions (diminution de surface) • Très fort rendement • Nécessité d’avoir un tracker (coût d’investissement élevé) • Moins de 0,1% de la puissance mondiale installée Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 8. Cellules et modules PV Matériaux polymères pour encapsulation • Verre en face avant est remplacé par une plaque en PMMA • Réduction des coûts de fabrication • Gain de poids • Mise en œuvre en toiture facilitée Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 9. Cellules et modules PV Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 10. Cellules et modules PV Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 11. Cellules et modules PV Prix matériel et pose constaté en 2011 en métropole (*) Intégration Simplifiée Puissance Intégration Au Bâti au Bâti < 3 kWc 3,4 à 4,2 €HT/Wc 3,7 à 4,5 €HT/Wc 3 à 36 kWc 3 à 3,7 €HT/Wc 3,3 à 4,2 €HT/Wc 36 à 100 kWc 2,5 à 3,2 €HT/Wc 3 à 3,6 €HT/Wc (*) Hors frais de raccordement au réseau de l’installation photovoltaïque Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 12. Cellules et modules PV Source: EPIA, 2012 Les prix des systèmes PV devraient chuter en moyenne de 40% entre 2012 et 2022 dans le secteur résidentiel en Europe Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 13. Cellules et modules PV Tarif de rachat de l’électricité PV (octobre 2012) Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 14. Cellules et modules PV Puissance PV installée et cumulée en 2011 en Europe Source: EUROBSERV’ER AVRIL 2012 Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 15. Cellules et modules PV Les 10 premiers fabricants de PV en 2011 (en MWc) Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 16. Stockage électrique Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 17. Stockage électrique Stockage par air comprimé Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 18. Stockage électrique STEP Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 19. Stockage électrique Batteries Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 20. Stockage électrique Volant d’inertie Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 21. Stockage électrique Supercondensateurs Bobines Supraconductrices Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 22. Stockage électrique Eléments quantitatifs de comparaison des moyens de stockage : • Rendement • Durée de décharge • Coût en énergie ($/kWh) • Coût en puissance ($/kW) • Capacité de cyclage • Densité d'énergie • Densité de puissance • Vitesse de montée en charge Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 23. Stockage électrique Durée de décharge en fonction de la puissance disponible Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 24. Stockage électrique Densités énergétiques volumiques et massiques Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 25. Stockage électrique Coût en puissance et en énergie Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 26. Stockage électrique Rendement et durée de vie Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 27. Stockage électrique Niveau de maturité Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012
  • 28. Merci pour votre attention!! dominique.caccavelli@cstb.fr http://www.photovoltaique.info/ Rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies – Saint Denis de la Réunion 27 – 28 Novembre 2012