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Energie solaire : fonctionnement, types, avantages

energie solaire

Aujourd’hui, de plus en plus de ménages choisissent d’opter pour l'utilisation de l'énergie solaire. Véritable alternative aux énergies fossiles, l'énergie solaire favorise le développement durable en plus de permettre de réelles économies sur nos factures d'énergie. Mais quel est son fonctionnement et quels sont ses avantages ?


Qu’est-ce que l’énergie solaire ?

L'énergie solaire est une énergie générée grâce aux rayonnements électromagnétiques produits par le soleil qui sont ensuite captés, puis transformés en chaleur ou en électricité utilisable.

energie solaire schéma

Est-ce que l'énergie solaire est une énergie renouvelable ? Alors que la plupart de l'électricité est produite en brûlant des combustibles fossiles qui dégagent du dioxyde de carbone (CO2) et polluent, l'énergie solaire ne dégage rien dans l'air. Elle constitue donc une source d'énergie renouvelable et propre, qui ne nuit pas à l'environnement.

Comment produire de l'énergie solaire ?

panneaux solaires

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L'énergie solaire peut être obtenue à partir de panneaux et de réflecteurs (miroirs) :

  • Les systèmes photovoltaïques (PV) : dispositifs électroniques qui convertissent directement la lumière du soleil en électricité grâce à l'effet dit "photoélectrique" par lequel certains matériaux sont capables d'absorber des photons et des électrons libres, générant ainsi un courant électrique.
  • Les capteurs solaires thermiques : les capteurs solaires utilisent des miroirs ou des panneaux pour concentrer les rayons du soleil. Ces rayons chauffent un fluide qui crée de la vapeur pour actionner une turbine et produire de l'électricité.

Cette énergie peut également être utilisée de manière passive en utilisant des techniques d'éco-construction.

Qu'est-ce qu'un kit d'énergie solaire ? Un kit d'énergie solaire est un produit généralement proposé à la vente aux particuliers qui permet la production et l'autoconsommation d'électricité. Il comprend nécessairement un panneau solaire, un bloc de batteries, et est assez simple d'installation. Avec un kit d'énergie solaire, la batterie et le panneau solaire sont adaptés l'un à l'autre, de sorte que l'énergie est produite rapidement et stockée de manière optimale dans la batterie.

Quels sont les différents types d'énergie solaire ?

Il existe trois types d'énergie solaire :

  1. L’énergie solaire photovoltaïque ;
  2. L’énergie solaire thermique ;
  3. L’énergie solaire thermodynamique.

Énergie solaire photovoltaïque

L'une des façons les plus courantes d'utiliser l'énergie solaire est d'utiliser des systèmes photovoltaïques qui produisent de l'électricité directement à partir de la lumière du soleil.

Lorsque le rayonnement du soleil entre en contact avec l'une des faces d'une cellule photoélectrique, il produit une différence de tension électrique entre les deux faces qui fait circuler les électrons d'une face à l'autre, générant ainsi un courant électrique.

Cela est rendu possible grâce à l'installation de panneaux solaires photovoltaïques qui sont constitués de cellules de silicium qui transforment la lumière et la chaleur du soleil en énergie électrique. Ces panneaux solaires peuvent être installés à l'échelle domestique sur des bâtiments et des maisons, ainsi qu'à plus grande échelle sur des installations plus importantes.

Technologie photovoltaïque : histoire À ses débuts, la technologie photovoltaïque était utilisée pour fournir de l'électricité aux satellites. Le développement des panneaux photovoltaïques s'est ensuite accéléré dans les années 1950 et est devenu une alternative à l'utilisation des combustibles fossiles.

Énergie solaire thermique

Les systèmes de production d'énergie solaire thermique recueillent et concentrent la lumière du soleil pour produire la chaleur à haute température nécessaire à la production d'électricité. Tous les systèmes de production d'énergie solaire thermique sont équipés de capteurs d'énergie solaire comportant deux éléments principaux :

  1. Des réflecteurs (miroirs) qui captent et concentrent la lumière du soleil sur un récepteur ;
  2. Un système de stockage d'énergie thermique qui permet au système de capteurs solaires de chauffer un système de stockage d'énergie pendant la journée. La chaleur du système de stockage est ensuite utilisée pour produire de l'électricité le soir ou par temps nuageux.

L'énergie solaire thermique fournit de la chaleur à l'aide de miroirs afin que les rayons du soleil puissent être concentrés dans un récepteur et atteindre des températures allant jusqu'à 1000°C. La chaleur est ensuite utilisée pour réchauffer un liquide qui génère de la vapeur et fait tourner une turbine qui produit de l'électricité. Il existe quatre principaux types de systèmes de production d'énergie solaire thermique à concentration :

  1. Les systèmes à concentration linéaire : ils consistent en de longues rangées de miroirs plats ou légèrement incurvés qui se déplacent indépendamment sur un axe. Les miroirs réfléchissent le soleil vers des récepteurs linéaires fixes montés au-dessus d'eux sur des tours ;
  2. Les tours de production d'énergie solaire : implique un réseau d'héliostats (grands miroirs avec un suivi sur deux axes) qui concentrent la lumière du soleil sur un récepteur fixe au sommet d'une tour ;
  3. Les systèmes de paraboles : une technologie émergente très efficace dans laquelle une parabole avec un suivi à deux axes concentre la lumière du soleil sur un récepteur ponctuel ;
  4. Les systèmes de collecteur parabolique : la technologie la plus largement déployée. Elle utilise des miroirs paraboliques pour suivre le soleil d'est en ouest.

Énergie solaire thermodynamique

Le chauffage par énergie solaire thermodynamique est une technologie qui repose sur un procédé simple et efficace pour chauffer l'eau domestique en utilisant l'énergie naturelle, propre et gratuite de l'environnement.

Les panneaux solaires thermodynamiques fonctionnent en absorbant et en transférant dans un fluide la chaleur de l'air ou du rayonnement solaire qui frappe directement la plaque. Ce fluide passe ensuite dans un compresseur qui en augmente la température. La chaleur peut alors être utilisée dans des systèmes de chauffage de l'air et de l'eau.

Les systèmes thermodynamiques sont jusqu'à quatre fois plus performants que les systèmes conventionnels !

Contrairement aux panneaux solaires photovoltaïques classiques, les systèmes de chauffage solaire thermodynamique ne nécessitent pas de lumière solaire directe et peuvent produire de la chaleur quelles que soient les conditions météorologiques, tout au long de l'année.

En effet, bien que les panneaux solaires thermodynamiques soient placés sur des toits comme des panneaux solaires classiques, ils sont en réalité plus proches des pompes à chaleur à air en termes de technologie, puisqu’ils ne collectent pas la lumière du soleil mais plutôt la chaleur de l'air.

Quels sont les avantages de l'énergie solaire ?

Alors qu'elle a été largement critiquée pour son coût ou son inefficacité à ses débuts, l'énergie solaire s'est avérée extrêmement bénéfique en termes d'impact économique et environnemental.

Grâce aux subventions disponibles pour l'installation de panneaux solaires, ainsi qu'aux prix de plus en plus compétitifs sur le marché, l'énergie solaire est devenue la principale source d'énergie pour de plus en plus de familles. La technologie s'est considérablement améliorée ces dernières années et a été complétée par des systèmes de stockage de batteries solaires, faisant du solaire une source d'énergie propre beaucoup plus efficace.

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Cependant, quelle que soit la source d'énergie utilisée, il y a toujours des inconvénients. Il est donc important de connaître les avantages et les inconvénients de l'énergie solaire avant de se lancer dans une quelconque installation.

Les avantages et inconvénients de l'énergie solaire
Avantages de l'énergie solaire Inconvénients de l'énergie solaire
  • Énergie 100% inépuisable, renouvelable et gratuite ;
  • Réduction de la dépendance au pétrole et aux combustibles fossiles ;
  • Aucune émission toxique ou polluante dans l'air ;
  • Excellent retour sur investissement (économies sur les factures d'énergie) ;
  • Nécessite très peu d'entretien (les panneaux solaires durent plus de 30 ans) ;
  • L'énergie solaire peut être utilisée pour chauffer l'eau, alimenter les maisons et les bâtiments, et même les voitures ;
  • Des subventions gouvernementales sont disponibles pour aider à couvrir les coûts initiaux.
  • Énergie intermittente (la production solaire est plus faible pendant les mois d'hiver) ;
  • Investissement initial élevé ;
  • La production de panneaux solaires a des conséquences sur l'environnement.

L'énergie solaire en France

Au 31 mars 2020, la puissance du parc solaire photovoltaïque français a atteint 10 072 MW, ce qui place la France au 4ᵉ rang des producteurs européens d'électricité photovoltaïque avec 8,6 % de la production européenne, derrière l'Allemagne, l'Italie et le Royaume-Uni.

Le potentiel inexploité sur les toits, selon l'ADEME (Agence de la Transition Écologique), devrait s'élever à 364 gigawatts (GW) : cela équivaut à plus de trois fois la puissance cumulée de l'ensemble des parcs de production français (nucléaire, thermique, renouvelable).

  • L'énergie solaire en France : faits et chiffres
  • Le solaire thermique : 0,4 % de la production nationale d'énergie renouvelable ;
  • Le solaire photovoltaïque : 2,2 % de la production nationale d'électricité ;
  • Le solaire thermodynamique : contribution négligeable.
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