Puissance prometteuse: Le b.a.-ba de l’énergie solaire

15 mars 2021 - Le Soleil se trouve à la base de toutes les énergies. Il produit la chaleur et la lumière nécessaires à la vie sur Terre. Ce rayonnement solaire est utilisé pour se chauffer et pour produire de l’électricité; d’innombrables articles et émissions en traitent. Il nous a paru intéressant de revenir ici aux fondamentaux, grâce au site pédagogique explorateurs-energie.ch.

Puissance prometteuse: Le b.a.-ba de l’énergie solaire

Chacun sait que le Soleil est une fantastique boule de feu qui brûle depuis 4,55 milliards d’années. Il est 1’300’000 fois plus gros que la Terre et la chaleur dans son cœur peut atteindre 15 millions de degrés. Heureusement, 150 millions de kilomètres nous séparent et notre atmosphère nous protège de la puissance de ses rayons. Il y a longtemps que l’Humanité a compris comment se servir du Soleil pour allumer un feu. Grâce à des miroirs, on peut concentrer en un point la puissance des rayons solaires. La chaleur devient alors si intense sur ce point que le feu démarre. C’est comme cela que, dans l’Antiquité, les Grecs allumaient la flamme olympique. Au XVIIe siècle, un ingénieur français réussit à faire fonctionner une pompe grâce à de l’air chauffé par le Soleil. Deux cents ans plus tard, un physicien parisien découvre l’effet photovoltaïque: il est désormais possible de transformer la lumière du Soleil en électricité. Mais il faudra attendre un siècle encore pour que cette technologie fasse de réels progrès: c’est en cherchant à conquérir l’espace que les scientifiques ont le plus investi dans la maîtrise de l’énergie solaire. Il existe deux manières d’exploiter le Soleil comme source d’énergie:

• Pour sa chaleur

Qui permet de réchauffer de l’eau – qui circule dans les radiateurs ou que l’on utilise pour se doucher – ou de créer de la vapeur et de produire de l’électricité.

• Pour son rayonnement

Qui permet de produire de l’électricité. Exploiter la chaleur du Soleil

Les panneaux solaires thermiques

Ils visent à chauffer de l’eau grâce à la chaleur du Soleil. Celle-ci peut être utilisée de manière directe pour chauffer un réservoir d’eau, sécher du linge (évaporation) ou tempérer les parois d’une maison. C’est le principe utilisé par les panneaux solaires thermiques qui sont placés sur les toits ou les façades des maisons. En transitant par les panneaux solaires, l’eau est réchauffée par le Soleil, puis utilisée sur place, pour le chauffage ou l’eau sanitaire du bâtiment. En Suisse, le potentiel est immense: si tous les toits étaient équipés, l’énergie solaire couvrirait l’ensemble des besoins thermiques des familles.

Les centrales thermodynamiques

Ces grandes installations sont équipées d’immenses miroirs paraboliques, sphériques ou plats, qui suivent la course du Soleil pendant la journée. Ils permettent de concentrer les rayons pour chauffer un liquide qui restera chaud même après le coucher du Soleil, de l’huile par exemple. C’est une manière de stocker l’énergie qui servira à chauffer l’eau, dont la vapeur fera tourner des turbines pour produire de l’électricité. Ce type d’installation est assez nouveau. En Europe, il en existe en Espagne, en Belgique, en France ou encore en Suède.

Les panneaux photovoltaïques

Leur but est de produire de l’électricité grâce aux rayons du Soleil. Ce sont des panneaux composés de cellules électroniques qui réagissent aux rayons solaires: ces installations sont de plus en plus répandues dans le monde. En Suisse romande, les parcs solaires photovoltaïques sont souvent installés sur des toits de bâtiments. Outre les grands parcs de SIG ou d’autres grandes institutions, on trouve par exemple à Gimel (Vaud), celui du Collège du Marais. Reliée au réseau électrique, cette installation permet d’assurer la consommation électrique moyenne de 20 familles. La chaleur est issue de l’agitation des microscopiques composants de la matière: les molécules et les atomes. L’électricité, pour sa part, est une conséquence du déplacement des électrons. Les cellules photovoltaïques sont généralement composées de silicium Ce matériau semi-conducteur permet de transférer l’énergie des photons, qui composent la lumière, aux électrons.

Une forte progression

Au cours des dix dernières années, l’utilisation de l’énergie solaire a connu un énorme développement dans le monde, avec des taux de croissance annuels de quelque 40%. Cette tendance devrait se poursuivre dans les prochaines années. Le potentiel est grand. À long terme, grâce aux avancées technologiques, l’énergie solaire photovoltaïque pourrait générer 20% à 30% de la production d’électricité en Europe. Notons que l’énergie solaire peut aussi servir au transport. En Suisse romande, il est possible d’embarquer à bord des Aquarels du lac de Genève, bateaux électro-solaires. On peut également se déplacer en voiture électrique et recharger l’accumulateur grâce aux modules photovoltaïques installés chez soi. Et, bien entendu, on peut également suivre les aventures d’un certain avion solaire…

Éco-construction

Aujourd’hui, on accorde une grande attention aux questions liées à l’énergie solaire lors de la construction des bâtiments. En effet, une bonne orientation et de bonnes dimensions permettent de mieux capter l’énergie du Soleil. On peut aussi utiliser l’énergie solaire en architecture en tenant compte du soleil dans la conception des bâtiments, par exemple via la taille et l’orientation des fenêtres. D’autres systèmes offrent la possibilité de transformer le rayonnement solaire en énergie.

L’énergie solaire en bref

Source: Le Soleil

Utilisations: Chauffage, eau sanitaire chaude et production d’électricité

Installations: Panneaux solaires thermiques – Panneaux solaires photovoltaïques – Centrales thermodynamiques Catégorie Énergie renouvelable

Impact sur l’environnement: La fabrication et le recyclage des panneaux sont peu écologiques, car ils nécessitent de l’énergie.

Production: elle dépend des conditions d’ensoleillement

Rendement: Assez faible: environ 15%

Espérance de vie: 20 ans

En Suisse: Environ 100 000 installations photovoltaïques (sans compter les très petites installations). – Environ 135 000 installations solaires thermiques

Signe distinctif: Technologie très étudiée, qui évolue rapidement. Sûrement l’une des énergies renouvelables les plus prometteuses.

F. B. avec explorateurs-energie.ch