L’énergie solaire
Le Soleil, formidable source d’énergie
Le Soleil est une fantastique boule de feu qui brûle depuis 4,55 milliards d’années. Elle est si grande et si chaude que, même si nous en sommes très loin, nous bénéficions encore de sa chaleur et de sa lumière. Le Soleil 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.
Carte d’identité
Source
Le Soleil
Utilisations
Chauffage, eau sanitaire chaude et production d’électricité
Installations
– Panneaux thermiques
– Panneaux photovoltaïques
– Centrales thermodynamiques
Catégorie
Énergie renouvelable
Impact sur l’environnement
Malgré l’utilisation d’énergie, de métaux rares et de produits chimiques, les avantages environnementaux des panneaux solaires dépassent les impacts négatifs de leur fabrication et de leur recyclage
Production
Dépend des conditions d’ensoleillement
Rendement
Assez faible: environ 15%
Espérance de vie
20-30 ans
Signe distinctif
Technologie très étudiée, qui évolue rapidement
En Suisse
Il existe environ :
– 200’000 installation photovoltaïque
– 150’000 installations thermiques
Un peu d’histoire
De la découverte du feu…
Il y a très 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 photovoltaïque
Au 17e 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, Edmond Becquerel – aussi connu pour avoir réalisé la première photographie couleur – 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.
Comment utilise-t-on 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 : chauffer de l’eau grâce à la chaleur du Soleil
Les panneaux solaires thermiques exploitent la chaleur du Soleil de manière directe. C’est le même principe que pour sécher du linge ou chauffer une bassine d’eau laissée au Soleil : en transitant par les panneaux solaires, le liquide froid entrant se charge de l’énergie provenant des rayons du Soleil. Une fois réchauffé, ce fluide est ensuite utilisé sur place, la plupart du temps pour le chauffage ou l’eau sanitaire du bâtiment sur lequel les panneaux sont installés.
En Suisse, le potentiel est immense. Imagine plutôt : si tous les toits étaient équipés, l’énergie solaire couvrirait l’ensemble des besoins thermiques des familles !
Les centrales thermodynamiques : de la chaleur du Soleil à la production d’électricité
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 solaires en un point donné de façon à générer des températures très élevées (de 400 à 1 000°C). La chaleur obtenue par ces rayons permet de transformer de l’eau en vapeur d’eau. Sous pression, cette dernière fait tourner une turbine qui entraîne un alternateur, créant ainsi du courant électrique (de la même manière qu’une dynamo sur un vélo !).
Ce type d’installation est assez nouveau. En Europe, il en existe en Espagne, en Belgique, en France, en Allemagne ou encore en Suède.
Exploiter le rayonnement solaire
Les panneaux photovoltaïques : produire de l’électricité grâce aux rayons du Soleil
Les panneaux solaires photovoltaïques sont composés de cellules qui réagissent aux rayons du Soleil et qui permettent de transformer l’énergie solaire en énergie électrique. Grâce à un appareil appelé « onduleur », l’électricité produite peut directement être utilisée sur place ou injectée dans le réseau. Ces équipements sont de plus en plus répandus dans le monde: on peut en installer sur les toits des maisons, des parkings, dans les zones industrielles ou même sur des murs ou lacs de barrage !
En Suisse romande, les parcs solaires photovoltaïques sont souvent installés sur des toits de bâtiments. Par exemple, à Gimel (Vaud), celui du Collège du Marais en a été entièrement recouvert. Reliée au réseau électrique, cette installation permet d’assurer la consommation électrique moyenne de 20 familles.
En savoir plus
Une technologie sophistiquée !
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 quelques 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.
Se déplacer solaire
Si ce n’est pas encore très répandu, l’énergie solaire peut servir au transport. En Suisse romande, il est possible d’embarquer à bord des Aquarels du Léman, 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-constructions
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 mais ils sont moins utilisés.