Exploiter l'énergie solaire : guide complet pour une énergie propre et fiable

L'énergie solaire est utilisée par l'homme depuis des millénaires pour l'agriculture, le chauffage, le séchage des aliments, etc. La lumière du soleil est une ressource énergétique gratuite disponible sur notre planète. Des recherches montrent que l'énergie du soleil atteignant la Terre en une heure dépasse le besoin énergétique total annuel. Cette énergie solaire sert aujourd'hui à chauffer nos habitations et locaux professionnels, chauffer l'eau et alimenter des appareils. L'énergie solaire est une énergie renouvelable propre car elle ne produit ni polluants ni gaz à effet de serre. Cet article couvre la définition, applications, types, avantages et inconvénients de l'énergie solaire, ainsi que la conversion du soleil en énergie solaire.

Qu'est-ce que l'énergie solaire ?

L'énergie solaire est la lumière et la chaleur rayonnantes du soleil, exploitées par des technologies en constante évolution : chauffage solaire, photovoltaïque, énergie solaire thermique, architecture solaire, centrales à sel fondu, photosynthèse artificielle. C'est une source d'énergie renouvelable efficace, clairement catégorisée comme solaire passif ou solaire actif selon la manière dont elles captent, distribuent l'énergie solaire ou la convertissent en puissance solaire.

Les techniques courantes pour obtenir l'énergie solaire sont : systèmes photovoltaïques, puissance solaire concentrée, chauffage solaire de l'eau. Toutes sont des techniques solaires actives. Les techniques solaires passives impliquent l'orientation d'un bâtiment vers le soleil, le choix de matériaux à masse thermique favorable ou propriétés de dispersion lumineuse, et la conception d'espaces faisant circuler l'air naturellement.

La technologie de l'énergie solaire est la capacité de convertir la lumière du soleil en énergie utilisable. Elle se fait de diverses manières pour fournir chaleur, lumière, eau chaude, électricité, et même refroidissement aux maisons, bâtiments, etc.

Applications de l'énergie solaire

Les applications de l'énergie solaire sont vastes, en faisant un meilleur choix pour la plupart des consommateurs, entreprises et organisations. L'énergie solaire aide à produire une énergie plus verte et à économiser sur les factures. Applications sous diverses formes :

• Chauffage solaire de l'eau
• Chauffage solaire des bâtiments
• Distillation solaire
• Pompage solaire
• Séchage solaire de produits agricoles et animaux
• Fourneaux solaires
• Cuisson
• Production d'énergie électrique solaire
• Production d'énergie thermique solaire
• Serres solaires

Schéma de l'énergie solaire :

Types d'énergie solaire

Les différents types incluent : systèmes photovoltaïques, cellules solaires à couches minces, systèmes de chauffage solaire de l'eau, centrales solaires, chauffage solaire passif.

Systèmes photovoltaïques :

L'une des façons les plus courantes d'utiliser l'énergie solaire, aussi appelée systèmes à cellules solaires car produisant l'électricité directement à partir de la lumière du soleil. Même technologie que dans les montres et calculatrices solaires. Un matériau semi-conducteur absorbe la lumière du soleil, créant une réaction générant de l'électricité. Dans la conversion, l'énergie solaire détache les électrons de leurs atomes, les faisant circuler dans le semi-conducteur et produire de l'énergie.

Les cellules solaires sont généralement combinées en modules d'environ 40 cellules, mesurant jusqu'à plusieurs mètres de côté. Leur taille et forme ajustables permettent aux réseaux photovoltaïques à plaque plane d'être montés à angle fixe face au sud, ou fixés sur un suiveur solaire. Cela permet de capter le maximum de lumière sur la journée. Plusieurs réseaux photovoltaïques sont nécessaires pour alimenter un foyer. Des centaines pour une grande application industrielle ou service public électrique.

Cellules solaires à couches minces (Thin-film solar cells) :

Utilisent des couches de matériaux semi-conducteurs de quelques micromètres d'épaisseur. Elles permettent aux cellules solaires de servir aussi de bardeaux de toit, tuiles, façades de bâtiment, ou vitrages de lanterneaux ou atriums, maximisant l'utilisation de l'espace disponible pour capter la lumière.

Systèmes de chauffage solaire de l'eau :

Autre type : l'eau chaude solaire, l'eau est chauffée par la chaleur du soleil. Idée directement inspirée de la nature : l'eau peu profonde d'un lac ou au bord de plage est plus chaude que l'eau profonde. Car le soleil chauffe le fond dans les zones peu profondes, réchauffant l'eau. Les systèmes pour bâtiments comportent deux parties : le capteur et un ballon de stockage. Technologie similaire pour chauffer les piscines.

Centrales solaires (Solar power plants) :

Pour applications industrielles, gérées par des organisations pour alimenter une zone géographique. Trois façons : système à augets paraboliques (parabolic-trough), système plat/moteur (dish/engine), système tour de puissance (power tower).

Dans les systèmes à augets paraboliques, l'énergie du soleil est captée par de longs miroirs rectangulaires courbés inclinés vers le soleil. Cette lumière chauffe un tube contenant de l'huile, cette huile chauffe et sert à faire bouillir l'eau dans un générateur de vapeur conventionnel pour produire de l'électricité.

Dans le système plat/moteur, la chaleur du soleil est collectée et concentrée sur un récepteur par un plat miroir. Ce plat a la forme d'un très grand satellite. Le récepteur absorbe la chaleur et la transfère au fluide dans un moteur, faisant dilater le fluide contre un piston ou une turbine. Donc puissance mécanique produite pour faire tourner un générateur ou alternateur produisant l'électricité.

Enfin, le système tour de puissance utilise un grand champ de miroirs pour concentrer la lumière au sommet d'une tour, où un récepteur contient du sel fondu. La chaleur du sel génère de l'électricité par un générateur de vapeur conventionnel.

Chauffage solaire passif :

Pas un concept nouveau. Bon exemple : fenêtres orientées sud recevant plus de soleil. Les bâtiments peuvent incorporer matériaux comme sols et murs ensoleillés absorbant et stockant la chaleur du jour. Ces matériaux chauffent le jour et restituent lentement la chaleur la nuit quand elle est le plus nécessaire. Autres éléments : espace soleil type serre.

Regardez la vidéo ci-dessous pour apprendre comment le soleil est converti en énergie solaire :

Avantages et inconvénients de l'énergie solaire

Avantages :

• Source d'énergie renouvelable
• Coûts de maintenance faibles
• Réduit les factures d'électricité
• Capable d'alimenter des applications diverses
• Développement technologique

Inconvénients :

• Coût d'installation élevé
• Dépendant de la météo
• Énergie solaire coûteuse
• Associée à la pollution (fabrication, recyclage)
• Utilise beaucoup d'espace

En savoir plus : Formes d'énergie : énergie cinétique et potentielle

Conclusion

Les techniques courantes pour obtenir l'énergie solaire sont les systèmes photovoltaïques, la puissance solaire concentrée et le chauffage solaire de l'eau. Toutes sont des techniques solaires actives. La technologie de l'énergie solaire est la capacité de convertir la lumière du soleil en énergie utilisable, de diverses manières pour fournir chaleur, lumière, eau chaude, électricité, et même refroidissement aux maisons, bâtiments, etc. Cet article a discuté la définition, applications, types, avantages et inconvénients de l'énergie solaire. Vous avez aussi appris comment le soleil est converti en énergie solaire.

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