Énergie solaire - Définition

Techniques pour capter l'énergie solaire

Les techniques pour capter directement une partie de cette énergie sont disponibles et sont constamment améliorées. On peut distinguer le solaire passif, le solaire photovoltaïque et le solaire thermique :

Énergie solaire passive

La plus ancienne et certainement la plus importante, quoique discrète, utilisation de l'énergie solaire consiste à bénéficier de l'apport direct du rayonnement solaire, c'est-à-dire l'énergie solaire passive. Pour qu'un bâtiment bénéficie au mieux des rayons du Soleil, on doit tenir compte de l'énergie solaire lors de la conception architecturale (façades doubles, orienté vers le Sud, surfaces vitrées, etc.). L'isolation thermique joue un rôle important pour optimiser la proportion de l'apport solaire passif dans le chauffage et l'éclairage d'un bâtiment.

Dans une maison solaire passive, l'apport solaire passif permet de faire des économies d'énergie importantes.

Dans les bâtiments dont la conception est dite bioclimatique, l'énergie solaire passive permet aussi de chauffer tout ou partie d'un bâtiment pour un coût proportionnel quasi nul.

Énergie solaire thermique

L'énergie solaire thermique consiste à utiliser la chaleur du rayonnement solaire. Ce rayonnement se décline de différentes façons :

• en usage direct de la chaleur : chauffe-eau et chauffages solaires, cuisinières et sécheuses solaires ;
• en usage indirect, la chaleur servant pour un autre usage : rafraichissement solaire, centrales solaires thermodynamiques.

Énergie solaire thermodynamique

Le solaire thermodynamique est une technique solaire qui utilise le solaire thermique pour produire de l'électricité, sur le même principe qu'une centrale électrique classique (production de vapeur à haute pression qui est ensuite turbinée), ou éventuellement directement du travail mécanique (le terme solaire mécanique est alors employé).

Énergie solaire photovoltaïque

Le terme photovoltaïque peut désigner le phénomène physique (l'effet photovoltaïque découvert par Alexandre Edmond Becquerel en 1839), ou la technique associée.

L'énergie solaire photovoltaïque est l'électricité produite par transformation d'une partie du rayonnement solaire avec une cellule photovoltaïque. Plusieurs cellules sont reliées entre elles sur un module solaire photovoltaïque. Plusieurs modules sont regroupés pour former une installation solaire chez un particulier ou dans une centrale solaire photovoltaïque. L'installation solaire peut alimenter un besoin sur place (en association avec un moyen de stockage) ou être injectée, après transformation en courant alternatif, dans un réseau de distribution électrique (le stockage n'étant alors pas nécessaire).

Plus médiatique et plus prometteuse qu'actuelle, cette forme d'énergie reste aujourd'hui quantitativement négligeable ; on lui prédit néanmoins un grand avenir grâce au progrès qu'on en attend (le coût en devrait fortement baisser dans les années à venir), à sa simplicité et sa polyvalence : sans entretien et durable, pouvant fonctionner avec ou sans réseau, elle peut répondre aux besoins en énergie électrique d'une maison (capteurs sur le toit) ou d'une industrie, contrairement aux autres formes d'énergie solaire qui ne produisent que de la chaleur.

Énergie solaire dans le présent et le futur

Le solaire est-il l'énergie de demain ?

Chargeurs de batteries, ventilateurs, lampes de jardin, pompes hydrauliques... Aujourd'hui, tout ou presque peut fonctionner à l'énergie solaire. On peut désormais emporter dans son sac un GPS équipé d'un chargeur solaire, et des panneaux photovoltaïques apparaissent sur tous les toits. Indispensable à la vie sur Terre, le Soleil peut nous rendre de nombreux autres services : chauffer nos habitations, alimenter en énergie les lieux les plus reculés.

Dans le monde, des projets de centrales électriques voient le jour presque partout, basés sur un immense potentiel : « 5 % de la surface des déserts permettrait de produire toute l'électricité de la planète », affirment Patrick Jourde et Jean-Claude Muller, chercheurs au Commissariat de l'énergie atomique (CEA) et au CNRS.

Il existe également des moyens de transports individuels, du vélo à assistance électrique à la voiture électrique, en passant par le scooter et la moto électrique, pour des puissances de 500 W à 45 kW (60 cv) et plus même voiture électrique, qui peuvent être rechargés avec une production individuelle (dans les bonnes conditions climatiques).

Le boom des objets solaires

Il y a une vingtaine d'années apparaissait la calculatrice de poche solaire. Quelques cellules photovoltaïques y remplaçaient avantageusement les piles électriques, toxiques pour l'environnement. Aujourd'hui, des magasins dédiés à l'écologie, mais aussi des enseignes plus grand public, proposent de nombreux objets fonctionnant à l'énergie solaire : torches, lampes de jardin, radioréveils, mobiles animés, montres... Preuve que l'énergie solaire séduit les consommateurs par l'image "verte" qu'elle véhicule. Son autre atout est son côté nomade : des chargeurs solaires permettent désormais d'alimenter en électricité, où que l'on se trouve, un téléphone mobile, un GPS ou un ordinateur portable. Pour les voyageurs au long cours, il existe même des sacs à dos équipés de capteurs solaires. Certains imaginent des vêtements également dotés de cellules photovoltaïques, pour y brancher directement son baladeur MP3 ou même son téléphone portable.

La percée des centrales thermiques

Le principe d'une centrale électrique thermique solaire est de concentrer les rayons du Soleil, à l'aide de miroirs paraboliques, vers des tubes ou une chaudière contenant un fluide caloporteur. La chaleur ainsi récupérée est transmise à de l'eau. L'eau se transforme en vapeur, qui actionne une turbine couplée à un générateur produisant de l'électricité. Certains États, Espagne en tête, misent sur cette technologie plutôt que sur le photovoltaïque, dont le coût de production s'avère plus élevé en raison du prix du silicium des cellules photoélectriques.

L'Espagne possède ainsi depuis 2009 la plus puissante centrale solaire thermique d'Europe 'Andasol', d'une puissance de 100 MW. Quelque 400 000 miroirs, soit une superficie de 1,1 million de mètres carrés, recueillent l'énergie du Soleil et approvisionne en électricité 45.000 foyers.

Le 27 octobre 2009, le président Barack Obama a inauguré la plus grande centrale solaire des États-Unis à Miami. Équipée de plus de 9 000 panneaux, la centrale d'une puissance de 25 MW va permettre d'éclairer plus de 3 000 foyers.

Des panneaux sur les toits

Les panneaux photovoltaïques convertissent la lumière du soleil en électricité. Les panneaux de types thermique convertissent la lumière en eau chaude. En France ou en Belgique, grâce aux aides fiscales de l'État, les particuliers sont de plus en plus nombreux à s'en équiper. En France le producteur a le choix entre l'auto-consommation et la vente de l'intégralité de sa production à EDF, tenue depuis 2002 de racheter l'électricité d'origine renouvelable produite par les particuliers ou les collectivités.

En 2004-2005, l'énergie solaire captée sur les toits par des cellules photovoltaïques représentait 950 000(?) mégawatts dans tout le pays. En 2004, 14 000(?) mégawatts photovoltaïques ont été vendus aux États-Unis.

Du photovoltaïque à grande échelle

La centrale photovoltaïque la plus puissante au monde (350 000 panneaux solaires sur 114 ha) est en cours de construction au Portugal. Le Maroc aussi s'est lancé début 2010, (profitant de son désert), avec un investissement de 10 Milliards de dollars, dans la construction des 4 plus grandes centrales photovoltaïque du monde à Ouarzazate. La centrale de Chambéry, inaugurée en 2005, et la Réunion, en 2006, la Centrale Saint-Charles de Perpignan en 2010 produira 10 120 Mw/an, avec 80 000 m2 de panneaux photovoltaïques. La Suisse s'est elle aussi lancée dans la course au solaire et, en Allemagne, les 57 000 panneaux du Bavaria solarpark fonctionnent depuis 2005. L'entreprise Florida Power & Light a annoncé l'ouverture pour 2010 d'une centrale solaire de 180 000 miroirs. Elle se situera sur la côte orientale, au nord du comté de Palm Beach et s'étendra sur plus de 200 hectares.

Les projets des tours solaires

Dans une tour solaire, un vaste collecteur solaire en verre chauffe de l'air, lequel en montant à grande vitesse dans la tour, actionne des turbines générant de l'électricité. Un premier prototype a été mis en service en 1982 à Manzanares en Espagne, on envisage la construction d'une tour solaire de 750 m de hauteur, capable d'alimenter 120 000 foyers. L'Australie a étudié la possibilité de construire une tour de près de 1 000 m de hauteur qui devrait fournir l'équivalent de la consommation de 200 000 foyers.

De l'énergie n'importe où

Dans les pays du Sud, où l'ensoleillement est souvent (pas toujours !) très important, le solaire peut fournir aux régions rurales et urbaines une énergie décentralisée pour les éclairages, réfrigérateurs, pompes hydrauliques, installations de télécommunication, etc. Soutenus par des ONG, des projets d'électrification de villages sont en cours dans de nombreux pays d'Afrique et d'Amérique du Sud