L’énergie solaire
Qu’est-ce que l’énergie solaire ?
L’énergie solaire est l’énergie dérivée du soleil. Le rayonnement solaire peut être utilisé de deux manières :
- Soit en utilisant la chaleur produit pas le rayonnement : énergie thermique,
- Soit en convertissant l’énergie solaire en électricité : c’est l’énergie photovoltaïque.
Une liste partielle d’autres applications solaires comprend le chauffage et le refroidissement à travers l’architecture solaire, l’éclairage naturel, la cuisson solaire, etc.
Le rayonnement solaire est composé de plusieurs types de rayonnements électromagnétiques tels que les rayons cosmiques, gamma, X, ondes radios, micro-ondes, infrarouges et la lumière visible. Ce sont ces différents types de rayonnements magnétiques solaires qui émettent de l’énergie en arrivant sur la surface de la terre. Le flux énergétique dépend de la longueur d’onde du rayonnement solaire.
Les avantages de l’énergie solaire
- Offre illimitée de l’énergie solaire à utiliser. Cela signifie que notre dépendance aux combustibles fossiles peut être réduite.
- L’énergie solaire est une excellente source d’énergie alternative, car il n’y a pas de pollution générée pendant qu’elle est utilisée.
- Il n’y a pas de coûts liés à l’utilisation de l’énergie solaire autres que le coût de fabrication des composants, l’achat et l’installation du matériel. Après l’investissement initial, il n’y a pas de coûts supplémentaires associés à son utilisation.
- Les installations solaires sont facilement modulables. Il est assez facile d’augmenter ou de diminuer la taille de l’installation.
- Un système électrique solaire installé dans une maison pourrait potentiellement éliminer 18 tonnes d’émission de gaz à effet de serre dans l’environnement chaque année.
- L’utilisation d’énergie solaire est un processus silencieux. Pas de nuisance sonore.
- Une installation solaire peut s’implanter n’importe où dès qu’il y a un ensoleillement suffisant. C’est donc un réel avantage pour les endroits très isolés qui ont ainsi accès à l’électricité.
Les inconvénients de l’énergie solaire
- Pour produire une très grande quantité d’énergie, cela nécessite une installation très importante et un espace suffisant pour installer les panneaux photovoltaïques. C’est donc une contrainte non négligeable pour les installations industrielles.
- Un système solaire coûte cher à son installation.
- Un système solaire nécessite un ensoleillement constant et intense surtout pour l’usage commercial. Beaucoup d’endroits dans le monde ne bénéficient pas d’ensoleillement suffisant pour assurer une rentabilité de l’installation.
L’énergie solaire est divisée en deux types d’énergies : l’énergie thermique et l‘énergie photovoltaïque.
L’énergie solaire thermique
L’énergie solaire thermique est dérivée du rayonnement du soleil qui augmente la température d’un corps exposé sous ce rayonnement. Cette source d’énergie est connue depuis très longtemps et utilisée dans la vie quotidienne. L’énergie solaire est essentiellement utilisée pour le chauffage de l’eau, de l’air, ou d’un bâtiment tout entier.
Côté technique, deux méthodes sont appliquées pour transformer le rayonnement solaire en énergie thermique :
- soit en concentrant et en collectant la chaleur grâce à des panneaux noirs.
- soit en concentrant les rayons en un seul endroit.
Le principal intérêt de l’énergie solaire thermique, c’est sa simplicité : les panneaux destinés au chauffage sont simples, solides, résistants et durables.
Les utilisations de l’énergie solaire thermique
- Cette énergie couvre en moyenne 50 % des besoins en chauffe-eau et autre complément de chauffage en France. L’installation se fait souvent sur la toiture d’une maison indépendante ou d’un bâtiment tout entier. Il s’agit de capteurs vitrés dans lesquels circule un liquide caloporteur réchauffé par le rayonnement du soleil.
- L’énergie solaire thermique est aussi utilisée pour les machines frigorifiques comme le réfrigérateur à absorption de gaz, les camping-cars et les caravanes.
- D’autres utilisations de l’énergie thermique tels les sécheurs solaires et les cuisinières sont en vogue en Chine et en Inde. On distingue plusieurs types de cuiseurs :
- Le cuiseur boîte est composé d’un ou plusieurs panneaux solaires qui concentrent l’énergie sur une boite vitrée.
- Le cuiseur à panneaux est doté de plusieurs panneaux qui concentrent la chaleur sur une cloche en verre dans laquelle sont placés les aliments.
- Le système parabolique qui est composé de disques concaves.
L’énergie solaire photovoltaïque
L’énergie solaire photovoltaïque est nécessaire pour créer un courant électrique.
Les cellules photovoltaïques convertissent le rayonnement solaire en courant électrique direct. Les matériaux actuellement utilisés sont notamment le silicium monocristallin, le silicium polycristallin, le silicium microcristallin, la tellurure de cadmium et le séléniure de cuivre-indium / sulfure. En raison de la demande croissante de sources d’énergie renouvelable, la fabrication de cellules solaires et de modules photovoltaïques a progressé de façon spectaculaire ces dernières années.
La production d’énergie photovoltaïque a augmenté en moyenne de plus de 20 % chaque année depuis 2002. À la fin de 2009, le cumulatif mondial d’installations de photovoltaïques a dépassé 21.000 mégawatts.
Le coût de l’énergie photovoltaïque a diminué de façon constante depuis que les premières cellules solaires ont été fabriquées. La facturation nette et les aides financières proposées lors de l’installation de tels systèmes ont contribué à développer les installations solaires photovoltaïques dans de nombreux pays.
La technologie photovoltaïque permet l’utilisation de l’énergie abondante du soleil et elle a peu d’impact sur notre environnement.
Les utilisations de l’énergie solaire photovoltaïque
- Les centrales électriques
En 2009, les principaux parcs solaires produisaient aux alentours de 60 MW. Par contre, cela nécessite de très grands espaces et un très grand nombre de panneaux photovoltaïquesqui captent le rayonnement solaire et le transforment en électricité.
- Pour les bâtiments
L’installation d’un système photovoltaïque se fait facilement pour les bâtiments. Le système peut être sur ou à proximité du bâtiment.
C’est un système attractif pour les particuliers désireux d’être autonomes énergétiquement ou isolés par rapport au réseau standard.
La plupart du temps, les panneaux sont directement montés sur le toit. Certains sont positionnés à proximité des constructions. De plus en plus, les bâtiments modernes ont des panneaux directement intégrés dans leurs structures.
- Pour les transports
L’énergie photovoltaïque est rarement utilisée pour fournir la force motrice. Il existe bien quelques prototypes de voitures ou de bateaux qui se déplacent à l’énergie solaire, mais il n’existe pas encore de production en série. Par contre, l’énergie solaire est de plus en plus prisée pour les besoins auxiliaires dans les véhicules, comme par exemple dans les bateaux à voiles, où le système électrique interne est alimenté par l’énergie photovoltaïque.
- Pour les dispositifs autonomes
Voici quelques exemples d’applications utilisant l’énergie photovoltaïque : les pompes à eau, les parcomètres, les téléphones d’urgence, les compacteurs à déchets, les panneaux de signalisation temporaires, etc.
- Pour l’électrification rurale
Les pays en développement, où la plupart des villages se situent à plus de cinq kilomètres du réseau électrique, commencent à utiliser l’énergie photovoltaïque. Le plus souvent, ce sont des programmes financés par l’aide internationale ou par des organismes privés à vocation humanitaire. Ces initiatives sont encore rares.
- Pour les satellites
Les études de conception de grandes installations solaires sur des satellites ont été menées depuis des décennies. L’idée a été proposée par Peter Glaser, puis Arthur D. Little Inc. La NASA a mené une longue série d’études techniques et de faisabilité économique dans les années 1970 et a ravivé l’intérêt dans les premières années du XXIe siècle.
D’un point de vue économique, la question clé pour ces satellites semble être le coût de lancement.
Conclusion
L’énergie solaire est l’énergie renouvelable par excellence. Il est vrai que les grandes installations destinées à l’alimentation électrique commerciale connaissent quelques contraintes : la superficie nécessaire, le coût initial, etc. Cependant, l’énergie solaire pour les populations rurales est un synonyme de développement et de protection environnementale. Non seulement les panneaux photovoltaïques peuvent générer de l’électricité dans les contrées isolées, mais en plus, elle peut remplacer des combustibles naturels comme le charbon de bois pour la cuisson des plats. C’est la solution idéale pour les contrées sujettes à la désertification et/ou à la déforestation.
