Le soleil est à l’origine de toutes les énergies sur terre (à l’exception de l’énergie nucléaire).
Il suffit de tourner le visage vers le soleil pour sentir l’énergie qui s’en dégage. De la lumière, de la chaleur et, rapidement, de bonnes couleurs si l’on s’expose quelque temps. Le soleil est à l’origine de presque toutes les énergies sur terre : le vent qui souffle, l’eau des rivières qui coule, les plantes qui grandissent. Même les énergies fossiles, comme le pétrole et le charbon, proviennent d’animaux et de végétaux qui ont vécu et grandi il y a des millions d’années grâce au soleil.
Cette énergie solaire varie bien sûr suivant les régions, en fonction de l’ensoleillement annuel et de la latitude mais elle peut être captée dans n’importe quel endroit de la planète, y compris dans les pays les plus au nord.
Cette énergie du soleil, nous pouvons donc la capter et nous en servir comme moyen de chauffage, ou pour fabriquer de l’électricité. Les capteurs solaires se présentent sous la forme de grandes boîtes rectangulaires. Il suffit de quelques mètres carrés de ces panneaux pour chauffer une maison en hiver et lui fournir son eau chaude, même dans les pays où il y a moins de soleil.
Dans les années à venir, il y aura sûrement de plus en plus d’habitations et de bâtiments chauffés grâce au soleil, parce que l’énergie qu’il nous fournit n’est pas polluante et qu’elle est inépuisable. [1]
Energie solaire: comment ça marche?
Il existe de multiples façons de convertir l'énergie solaire en chaleur ou en électricité. Voici quelques brèves explications.
Pour commencer, on distingue l'utilisation
active de l'énergie solaire, qui aboutit à la production d'électricité ou de chaleur, de son utilisation
passive, qui vise à maximiser la quantité d'énergie reçue et emmagasinée par les bâtiments.
Les 3 principales utilisations actives de l'énergie solaire sont les suivantes:
Energie thermique : On utilise des capteurs thermiques de chaleur solaire pour chauffer les bâtiments, l’eau des chauffe-eau et celle des piscines.
On appelle ces équipements "systèmes solaires actifs"
Il s'agit actuellement d'un des premiers débouchés de l'énergie solaire. Comment ça marche? C'est simple: un panneau solaire chauffe-eau est constitué de plaques de métal sombres qui absorbent les rayons du soleil. Cette chaleur est transférée vers un réseau de conduits d'eau placés contre la surface de la plaque, ou à l'intérieur même de celle-ci. Une pompe à contrôle thermostatique régule le débit d'eau. Le thermostat permet un chauffage uniforme de l'eau jusqu'à une température de 82°C.
Cette chaleur est ensuite transférée vers le ballon d'eau chaude de la maison. Ce type d'installation peut être associé au chauffage conventionnel, ce qui permet de réduire la facture d'électricité, même dans les climats peu ensoleillés.
Energie photovoltaïque: On transforme la lumière en électricité, grâce aux capteurs photovoltaïques
L'effet photovoltaïque, transformation de l'énergie solaire ("photons") en énergie électrique ("volts") a été découvert en 1839 par le physicien français Becquerel. Une cellule photovoltaïque est assimilable à une diode photo-sensible, son fonctionnement est basé sur les propriétés des matériaux semi-conducteurs.
L'énergie photovoltaïque résulte de la transformation directe de la lumière du soleil en énergie électrique au moyen de cellules généralement à base de silicium. Pour obtenir une puissance suffisante, les cellules sont reliées entre elles et constituent le module ou panneau solaire. Les panneaux solaires sont ensuite posés sur les toits des bâtiments, orientés vers le sud, pour capter le maximum d'ensoleillement tout le long de l'année
Cette énergie repose sur l'effet photoélectrique, qui génère de l'électricité directement de l'énergie solaire (sans passer par la chaleur comme véhicule d'énergie).[2]
Les utilisations de l'électricité photovoltaïque:
- l’alimentation électrique de sites et d’habitations isolés, situés loin d’un réseau électrique (zones rurales dans les pays en développement, relais de communication, téléphones sur les autoroutes, balises en mer, satellites…) pour 25 à 30 % du marché ;
- des systèmes raccordés au réseau électrique (toits et murs photovoltaïques de maisons, centrales photovoltaïques) pour 70 à 75 % du marché.
- d’autres applications individuelles, comme les montres et les calculettes alimentées par des cellules de faible puissance, pour 2 à 5 % du marché.
Energie thermoélectrique: On transforme la chaleur en électricité, grâce à des centrales électriques solaires par voie de haute température. (four solaire)
Un four solaire est constitué de centaines de miroirs orientés vers un récepteur central. La température du récepteur central, vers lequel sont réfléchis les rayons du soleil, monte à plus de 600°C. Un courant d'huile synthétique collecte cette chaleur et la convertit en vapeur. La vapeur fait tourner des turbines reliées à un générateur, produisant ainsi de l'électricité. Les fours solaires les plus grands peuvent produire plus de 10MV, contribuant de manière importante à la production d'électricité nationale. La centrale portugaise de Moura, qui doit être mise en service en 2009, devrait même produire 62 MW!
Energie solaire passive.
L’énergie solaire passive est une énergie abondante et non polluante qui suppose la conception de bâtiments et la mise en place des composants de construction appropriés (écoconstruction ou architecture bioclimatique) afin d’utiliser l'énergie solaire pour l’éclairage naturel, le chauffage des locaux et/ou la climatisation des locaux.
Le chauffage solaire passif fonctionne comme suit ; l'énergie lumineuse du Soleil qui pénètre à l'intérieur des pièces par les fenêtres est absorbée par les murs, les planchers et les meubles, puis libérée sous forme de chaleur. Des baies vitrées ainsi que la thermocirculation permettent de faire diminuer la consommation en d'autres énergies. Il permet de chauffer de l'eau par circulation de liquide caloporteur dans des tubes chauffant le ballon d'eau (il y a 2 types de circulations: la forcée avec une pompe ou la spontanée grâce à la remontée naturelle de liquide chauffé)
Certains bâtiments n'étant occupés que de jour (comme les écoles) peuvent faire de très fortes économies (jusqu'à 100% dans certaines écoles espagnoles).
Le mur Trombe ou mur Trombe-Michel, qui a été conçu par le Professeur Félix Trombe et l'architecte Jacques Michel, est un mur capteur composé d'un bloc de matière à forte inertie (béton, pierre, etc.) qui accumule le rayonnement solaire du jour et le restitue pendant la nuit. Devant cette paroi, on place une vitre pour créer un effet de serre pour chauffer l'air.
On peut améliorer ce mur capteur, en augmentant l'absorption du mur stockeur (par exemple en le peignant en noir). Ce mur peut aussi être percé d'ouvertures pour permettre la circulation de l'air chaud.
À partir du concept de base, on peut utiliser des technologies de pointe comme des doubles vitrages à faible émission thermique pour augmenter le rendement du mur. On peut rendre active cette technologie passive par l'ajout de ventilation motorisé sur les clapets de circulation d'air.[3]
L'avenir de l'énergie solaire
Les avantages
Le solaire reste une source d’énergie encore peu développée et relativement chère. Mais son avenir semble assuré en raison de l’augmentation des prix des énergies fossiles à laquelle il faut s’attendre dans les années à venir. L’énergie solaire est propre, ne dégage pas de gaz à effet de serre et ne produit pas de déchets toxiques. Elle ne pourra pas remplacer à elle seule les énergies fossiles, du fait des surfaces gigantesques disponibles dont on aurait besoin pour cela, mais elle permet néanmoins de réaliser d’importantes économies d’énergie.
Les technologies du solaire domestique sont efficaces et éprouvées. Et des progrès techniques considérables vont encore être accomplis : les chercheurs d’universités de plusieurs pays rivalisent d’ingéniosité pour créer une « maison solaire », dépendante uniquement du soleil pour sa consommation d’énergie.
Les inconvénients
Les investissements dans le solaire restent assez coûteux. Pour intéresser les investisseurs privés et les particuliers qui voudraient s’équiper, le solaire doit pour l’instant être subventionné directement ou indirectement par les gouvernements dans les pays développés.
C’est encore plus vrai pour les pays en développement. Pourtant, l’énergie solaire semble particulièrement bien adaptée aux pays tropicaux et équatoriaux (les pays du soleil !). Mais les obstacles sont nombreux :
- Investissements coûteux .
- Réseaux de distribution du matériel à mettre en place.
- Matériel relativement fragile.
- Personnel local à former pour l’installation, les réparations et la maintenance du matériel.
- Manque d’infrastructures et d’installations permettant de distribuer et d’utiliser l’électricité solaire produite.
Obstacles nombreux mais pas insurmontables ! Comme souvent, il suffirait d’y consacrer l’argent nécessaire, mais ces pays sont entièrement dépendants de l’aide économique des pays riches. C’est pour cela que les pays développés sont responsables non seulement de leur politique énergétique, mais aussi de celle des tous les pays pauvres de la planète.[4]
Photo. (Isla de los Uros - Tititaca - Perou)
L’Espagne et l’énergie solaire
La puissance mondiale cumulée des installations est passée de 1,4 giga watt (GW) en 2000 à plus de 9 GW en 2007. En 2012, elle devrait atteindre 44 GW. Vous imaginez le potentiel de progression ?
L'Allemagne est le numéro un mondial avec près de 50% de la puissance totale installée (7.800 MW), mais les Etats-Unis et aujourd'hui l'Espagne (3.600 MW). sont sur ses traces. Tout comme la Chine et le Japon.
En France,(7eme position mondiale 425 MW) l'objectif est d'atteindre les 5,4 GW installés en 2020. C'est 400 fois plus qu'en 2007.[5]
Dans la région de Guadix, Province de Granada,le projet Andasol (3 centrales capables de produire 50 mégawats chacune) permettra de fournir l’électricité à 45.000 familles évitant ainsi l’émission dans l’atmosphère de 150.000 tonnes de CO2 par an.
Le projet Andasol utilise des collecteurs cylindriques paraboliques dotés d’un système de suivi de la courbe du soleil d’est en ouest
Et au Pays Basque?
Malgré le nombre important d’installations existantes, l’énergie solaire est une des sources renouvelables qui produit le moins (2% de l’énergie renouvelable).
Energie thermique: L’application du code technique des nouvelles constructions et restaurations intégrales fait proliférer des centaines d’installation d’énergie solaire thermique.
Energie solaire photovoltaïque: Actuellement plus de 2000 installations sont opérationnelles dans la communauté autonome basque
- Ce sont des installations presque exclusivement de petite potence pour des systèmes isolé du réseau électrique (signalisation, éclairage public..)
- Installations de potence comprise entre 5 et 100 kW qui se connectent au réseau électrique et vendent l’électricité produite pour laquelle ils reçoivent une prime spéciale
Le futur de l’énergie solaire au Pays Basque (comme dans le reste de l’Espagne) sera conditionné par les règles administratives .Les politiques énergétiques suivront l’évolution des progrès techniques qui permettront d’augmenter les rendements tout en réduisant les inversions [6]
Notre établissement:
Des exemples d’énergie solaire.
Le four solaire d’Odeillo est un four fonctionnant à l’énergie solaire. Sa puissance thermique est d'un mégawatt. Avec le four solaire de Tachkent en Ouzbékistan, il est l'un des deux plus grands du monde.
Ce laboratoire doit sa renommée mondiale à son acquis scientifique unique dans le domaine des études par voie solaire des phénomènes à haute température et du comportement des matériaux soumis à des conditions extrêmes.
Le four Solaire d'Odeillo est un laboratoire de recherche du CNRS (UMR) co-habilité avec l’Université de Perpignan sur les études thermiques à haute température, les systèmes caloporteurs, la conversion de l'énergie, le comportement des matériaux à haute température dans des environnements extrêmes...
Les domaines de recherches sont aussi étendus aux industries aéronautiques, aérospatiales...
On peut y faire des expériences dans des conditions de grande pureté chimique.[7]
Au Sénégal : des cuiseurs solaires pour la préservation des forêts et la santé de la ménagère
Dans la plupart des ménages de la région sud du pays, les cuissons se font au moyen des bois de chauffe et du charbon de bois. Ce qui provoque des graves nuisances sanitaires chez les ménagères par inhalation de la fumée. Et sur l’environnement, les coupes de bois accentuent le processus de déforestation menaçant de fait l’équilibre de l’écosystème.
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Projet Desertec : une centrale solaire gigantesque dans le désert africain pour alimenter l’Europe
Desertec est ambitieux : construire une centrale solaire de plusieurs milliers de kilomètres carrés dans le désert africain pour produire environ 15 % des besoins énergétiques européens. Un projet très prometteur pour que l’Union atteigne ses objectifs de réduction d’émissions de CO2 et de production d’énergies renouvelables (Paquet climat-énergie). Et un espoir de développement pour les populations locales
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Bibliographie:
[1]Site: Planète énergie.com
Consulté le : 22/02/10
Disponible:
http://www.planete-energies.com/contenu/energies-renouvelables/energie-solaire.html
[2] Site: Mon-Energie-Solaire.com
Consulté le : 22/02/10
Disponible:
http://mon-energie-solaire.com/energie-solaire-comment-ca-marche/
[3]Site: Wikipedia, l’encyclopédie libre
Consulté le : 22/02/10
Disponible:
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_solaire_passive
[4]Site: Planète énergie.com
Consulté le : 22/02/10
Disponible:
http://www.planete-energies.com/contenu/energies-renouvelables/energie-solaire/avenir.html
[5]Site: Soleol Energy systems
Consulté le : 22/02/10
Disponible:
http://www.soleol.ch/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=13&Itemid=10&lang=fr
[6]Site: EVE Ente Vasco de la Energia
Consulté le : 22/02/10
Disponible:
http://www.eve.es/web/Energias-Renovables/Energia-solar.aspx
[7]Site: Wikipedia, l’encyclopédie libre
Consulté le : 22/02/10
Disponible:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Four_solaire_d%27Odeillo
