TPE : Le photovoltaïsme

II L'autosuffisance électrique de la Terre

Afin de déterminer les caractéristiques d'une installation photovoltaïque permettant de subvenir aux besoins électriques mondiaux, nous avons acheté une cellule photovoltaïque à 6.3€ d'une superficie de 42.75 cm² que nous avons exposée le jeudi 5 février à 15h30 à Pontoise sous un beau soleil.

La cellule a atteint plus que son maximum théorique (200 mA et 2 V) soit 200 mA et 2,24 V alors que l'ensoleillement n'était pas maximum. Cette cellule a donc produit 1,05W/100cm².

Intensité max mesurée (presque, nous n'avons pas réussi à prendre de photos à 200 mA).

Tension max mesurée.

Intensité délivrée : 200 mA => 0,2 A
Tension délivrée : 2,24 V
Puissance : $I\times U=2,24\times0,2=0,448W$ produite avec 42.75 cm² (soit $42,75\times 10^{-4} m^2$ ) de cellule
Avec 1 m² de cellule, on produit donc $\frac{0,448}{42,75\times 10^{-4}}=105 W$ , elle a donc un rendement de 105 W/m²
Cette cellule produit 94 Wh/m² si elle reste 1h à un ensoleillement optimal

Energie nécessaire pour le monde : 18 292 TWh soit $18 292\times 10^{9} Wh$
$\frac {18292\times 10^{9}}{105}=1,74\times 10^{11}m^{2}=174000 km^{2}$

En prenant en compte les besoins électriques mondiaux qui étaient de 18 292 TWh en 2005, il faudrait recouvrir une surface de 174 000 km² de panneaux photovoltaïques en France, sachant que la France a une surperficie de 547 030 km², il faudrait la recouvrir aux 31.8 % pour subvenir aux besoins électriques mondiaux.
Prix d'une cellule qui produit 105 Wh/m² en 1h : 6,30 €
Besoin électriques mondiaux : $18262\times 10^{9}Wh$
Le prix global serait de $\frac{18292\times 10^{9}\times 6,3}{105}=1,09\times 10^{12}$ €

Une installation de cette ampleur équivaudrait à une dépense de 1 090 milliards d'euros. Cependant, ce prix ne comprend ni l'installation ni l'entretien mais ce surcoût est compensé par la baisse du coût unitaire qui serait engendré par cette production massive.

On en conclut donc qu'une telle installation est envisageable mais elle n'est pas actuellement la solution optimale. Une solution prenant en compte la complémentarité des énergies renouvelables comme l'éôlien ou l'hydrolique en fonction des conditions climatiques des différentes régions du globe serait la solution la plus pertinente.