Énergie solaire : tout ce qu’il faut savoir

Inépuisable, propre et disponible : l’énergie solaire est considérée comme l’énergie de demain, du futur. Dans un contexte de changement climatique et de fortes variations du prix des énergies fossiles, combiné à l’urgence et à la nécessité de réduire les émissions de CO2 et de gaz à effet de serre, l’énergie solaire est au premier plan des sources d’énergie alternatives.

Qu’est-ce que c’est et comment ça marche ?

L’énergie solaire se définit comme l’énergie diffusée par le rayonnement du Soleil, situé à 150 millions de kilomètres de la Terre. Elle provient des réactions de fusion nucléaire qui animent le Soleil et se compose de différents types de rayonnements (rayons gamma, lumière visible et ondes radio) constitués de photons, éléments constitutifs de la lumière et vecteurs de l’énergie solaire. De plus, les réserves gazeuses du Soleil se comptent en milliards d’années de fusion, ce qui fait de l’énergie solaire une source d’énergie illimitée pour l’homme.

Sur Terre, l’énergie solaire est à l’origine de tout : le cycle de l’eau, le cycle du vent et la photosynthèse du monde végétal, dont dépendent le monde animal et l’humanité. En d’autres termes, l’énergie solaire est la source de toutes les formes de production d’énergie utilisées sur Terre, à l’exception de trois types d’énergie : l’énergie nucléaire, l’énergie géothermique et l’énergie marémotrice. Aujourd’hui, nous utilisons déjà l’énergie solaire et, depuis longtemps, nous la transformons en d’autres formes d’énergie telles que l’énergie chimique, thermique, cinétique, électrique et l’énergie de la biomasse.

Les caractéristiques du rayonnement solaire sur Terre

L’énergie solaire reçue en un point du globe dépend :

• de l’énergie solaire émise par le Soleil, qui fluctue en fonction de son activité de fusion ;
• de la nébulosité (nuages, brouillard, etc.), qui est par exemple élevée à l’équateur et plus faible dans la zone intertropicale
• de la latitude, de la saison et de l’heure de la journée, qui influencent la hauteur du soleil dans le ciel et donc l’énergie reçue par unité de surface au sol.

Modélisation de la distribution de l’énergie solaire dans le monde – Source : Atlas solaire mondial, Banque mondiale.

L’énergie solaire se mesure en joules (J) et la puissance en watts (W). Un joule équivaut à un watt pendant une seconde.

1 kJ = 103 J o 1 000 J.

1 MJ = 106 J o 1.000 kJ.

1 GJ = 109 J, es decir, 1 000 MJ.

Chaque année, l’atmosphère terrestre absorbe 3 850 zeta joules d’énergie solaire (1 ZJ = 10 21J).

Types d’énergie solaire

Les techniques d’exploitation de l’énergie solaire font l’objet de nombreuses recherches. Aujourd’hui, on peut dire qu’il en existe trois types :

1. Photovoltaïque (PV)

Le terme « photovoltaïque » fait référence à la fois au phénomène physique découvert par Alexandre Edmond Becquerel en 1839 et à la technologie associée. Le principe fondamental de cette technique de fonctionnement est de transformer l’énergie solaire en électricité.

Les panneaux solaires photovoltaïques sont constitués de différentes couches de cellules photovoltaïques chargées positivement et négativement. Dès qu’un proton traverse les couches, une tension électrique est produite. Ces couches captent les rayons du soleil, qu’elles transforment en cellule photovoltaïque, et ne parviennent à convertir que 20 % du rayonnement capté en énergie électrique.

2. Énergie solaire thermique
   

L’énergie thermique consiste à utiliser les rayons du soleil pour produire de la chaleur. La chaleur produite est principalement utilisée pour chauffer l’eau, les bâtiments et même les piscines. Mais plus indirectement, la chaleur produite par ces panneaux solaires thermiques peut être utilisée pour le rafraîchissement solaire, le dessalement, etc.

Le principe est le même que celui de l’énergie photovoltaïque, les panneaux solaires thermiques sont composés de capteurs thermiques qui absorbent les photons des rayons du soleil et les transforment en chaleur. Cette chaleur est transférée à un gaz ou un liquide, appelé « caloporteur », qui la transporte jusqu’à l’accumulateur de chaleur. Les PVT sont capables de convertir 75 % du rayonnement capté en chaleur.

3. Énergie solaire hybride

Ce type d’exploitation solaire développé dans les années 1970 fait référence aux panneaux solaires hybrides. Ils sont capables de produire simultanément de l’électricité et de l’eau chaude grâce au rayonnement solaire. Pour ce faire, des cellules photovoltaïques produisent de l’électricité, un système hydraulique chauffe l’eau et une technologie minimise les pertes thermiques.

La dernière avancée en matière de technologie solaire hybride a été développée et inventée par Abora Solar avec sa technologie AH72 SK, un panneau solaire hybride ultra-efficace. Ce panneau est capable de produire la même énergie que des panneaux thermiques et photovoltaïques séparés, avec seulement la moitié de la surface de captage. En outre, il peut même produire plus d’énergie électrique qu’un panneau photovoltaïque classique.

Avantages de l’énergie solaire

Ce n’est pas pour rien qu’elle est considérée par beaucoup comme l’énergie de l’avenir. Elle présente de nombreux avantages qui en font la solution parfaite et idéale pour tous ceux qui souhaitent économiser de l’argent sur leur facture d’électricité tout en respectant l’environnement.

• L’énergie solaire est une énergie renouvelable

En effet, c’est une énergie renouvelable et propre, car elle n’émet pas de gaz à effet de serre. Elle est donc non polluante. C’est également une source d’énergie inépuisable, puisque son origine est le soleil lui-même. Bien que le soleil n’ait pas une durée de vie illimitée, il nous promet encore son rayonnement pour de nombreux siècles.

• L’énergie solaire vous permet d’économiser de l’argent sur vos factures d’électricité

L’énergie solaire peut vous rendre indépendant des fournisseurs d’électricité traditionnels. Le soleil étant totalement gratuit, personne ne peut vous faire payer quoi que ce soit. Vous ferez donc d’importantes économies sur vos factures d’électricité en ne payant aucun tarif.

• L’énergie solaire permet de maîtriser l’augmentation des coûts de l’énergie

L’énergie solaire permet d’atteindre l’autoconsommation d’énergie. Cela vous permet de ne plus dépendre des fournisseurs d’énergie traditionnels et de l’augmentation de leurs prix. Vous n’êtes plus affecté par les flux tarifaires et vous maîtrisez totalement vos coûts énergétiques. Elle vous permet également de produire et de consommer votre propre électricité et votre propre chaleur, dans le cas des hybrides, tout en réduisant vos factures.

• L’énergie solaire augmente la valeur de votre bâtiment

L’énergie solaire est l’énergie de demain, l’énergie du futur. En optant pour l’énergie solaire, vous faites le choix de l’avenir et c’est payant. En effet, c’est un réel avantage d’avoir des installations d’énergie solaire sur votre bâtiment à vendre. Vous vendez un bâtiment qui se soucie de la qualité de vie de ses utilisateurs. Ils pourront produire leur propre électricité, et leur propre chaleur dans le cas de panneaux solaires hybrides, et ainsi répondre à leurs besoins énergétiques sans avoir à dépendre d’un tiers.

• L’énergie solaire a un rendement énergétique positif

Une installation solaire est très rapidement amortie. En moyenne, il ne faut que 4 ans pour amortir un système solaire hybride et dès le premier jour d’installation, vous économisez sur votre facture d’énergie. En outre, il existe diverses subventions et aides régionales et nationales pour les installations solaires, tant pour les particuliers que pour les entreprises.

Sources

1. « Le rayonnement global (GHI) s’obtient en ajoutant trois types de rayonnement : le rayonnement direct, le rayonnement diffus et le rayonnement réfléchi », définition EDF ENR.
2. Selon l’AIE, le parc solaire photovoltaïque mondial a produit plus de 460 TWh en 2017.
3. « What are the top solar panel companies & manufacturers in 2019?», energysage.
4. « Solar Lighting Systems Module Students Guidebook», Ministère indien en charge de l’énergie.
5. Données de l’AIE sur l’énergie solaire.
6. « Energie solaire » de connaissances des énergies, 2019.
7. « Énergie solaire : les avantages et les inconvénients », Idelect Plus, 2019