L’énergie solaire est utilisée pour générer de l’électricité ou de la chaleur via les panneaux solaires. Elle permet de faire d’importantes économies énergétiques et de réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Bien qu’elle soit encore peu exploitée, l’énergie solaire offre un potentiel infini. Quel est son fonctionnement ? Quels sont ses avantages et inconvénients ? On vous éclaire.
Résumé…
L’énergie solaire désigne une forme d’énergie renouvelable et inépuisable produite à partir du rayonnement solaire. Elle fait partie des énergies propres et disponibles gratuitement dans la nature, comme l’air et la chaleur géothermique (issue du sous-sol). Son exploitation s’est développée avec l’arrivée des premiers panneaux photovoltaïques pour les maisons dans les années 1970. Elle ne représente encore qu’une petite partie de notre consommation énergétique.
Cependant, la conscience du réchauffement climatique, associée à la hausse des prix des énergies non-renouvelables, a accéléré la production d’énergie solaire. Ainsi, celle-ci figure parmi les grandes priorités fixées dans le cadre de la transition énergétique et de la neutralité carbone.
Au cœur du Soleil se produit une réaction en chaîne appelée fusion nucléaire, qui génère des quantités infinies d’énergie. Une partie de celle-ci parvient jusqu’à la surface terrestre sous forme de rayonnement, composé de lumière visible et de chaleur.
Cette chaleur et cette lumière sont transformées en énergie utilisable par l’homme. Elles servent à produire de l’électricité, de l’eau chaude, ou encore à assurer le chauffage.
L’énergie solaire se présente sous trois formes différentes selon la manière dont elle est exploitée :
La production d’énergie solaire photovoltaïque repose sur le principe de l’effet photovoltaïque, où la lumière du soleil est transformée en électricité. Elle nécessite l’utilisation de cellules photovoltaïques, fabriquées avec un matériau semi-conducteur qui doit être d’une grande pureté possible. Il s’agit du silicium. Chaque module photovoltaïque est constitué de nombreuses cellules et un panneau solaire photovoltaïque comprend plusieurs modules.
Lorsque les cellules en silicium sont exposées aux photons de la lumière du soleil, elles libèrent des électrons. Ceux-ci se déplacent alors très vite et passent dans les conducteurs électriques. C’est ainsi que les cellules photovoltaïques génèrent de l’électricité. Toutefois, il s’agit d’un courant électrique continu. Il est donc nécessaire de le transformer en courant alternatif utilisable pour alimenter vos appareils et éclairages. C’est le rôle de l’onduleur solaire, un élément qui compose chaque installation solaire photovoltaïque.
L’énergie solaire thermique consiste à produire de la chaleur à partir du rayonnement solaire. Lorsqu’un objet est exposé au rayonnement solaire, il chauffe. Le principe de l’énergie solaire thermique consiste à capter cette chaleur pour chauffer un logement, ou produire de l’eau chaude sanitaire.
Un système de miroirs concentre le rayonnement solaire sur des tubes à l’intérieur desquels circule un fluide caloporteur. Une fois sa température élevée, ce fluide transfère sa chaleur à l’air circulant dans un conduit à l’aide d’un échangeur thermique. L’air chaud est ensuite insufflé à l’intérieur de l’habitation par le biais d’un dispositif appelé ventilo-convecteur.
Les tubes transportant le liquide caloporteur sont également chauffés par les rayons solaires concentrés. Mais au lieu de transférer la chaleur à l’air, les calories captées chauffent l’eau circulant dans un circuit de distribution d’eau chaude sanitaire. Parfois, les panneaux solaires thermiques sont directement raccordés à un ballon d’eau chaude sanitaire.
L’énergie solaire thermodynamique permet de générer de la vapeur d’eau qui va ensuite actionner une turbine pour produire de l’électricité. Cette forme d’exploitation de l’énergie solaire thermique est surtout appliquée dans le domaine de l’industrie.
Un parc de miroirs permet de concentrer la chaleur du rayonnement solaire et de la focaliser sur un point précis, les récepteurs. Ceux-ci portent l’eau à ébullition, la vapeur d’eau est captée puis canalisée pour faire tourner une turbine. On parle aussi de centrale solaire à concentration ou de centrale solaire thermodynamique.
Toutefois, il existe d’autres utilisations possibles. On peut citer la production de froid industriel, le chauffage industriel, ou encore l’utilisation dans le dessalement d’eau de mer.
Le photovoltaïque est actuellement la forme d’énergie solaire la plus exploitée. Elle est adaptée aux besoins des particuliers comme des entreprises, ce qui justifie sa part croissante dans les énergies renouvelables. Par ailleurs, le gouvernement se fixe comme objectif de décupler la puissance photovoltaïque installée pour atteindre au moins 100 GW en 2050.
Beaucoup moins exploitée, l’énergie solaire thermique n’a atteint qu’une production de 2,4 TWh en 2022. Le solaire thermodynamique, enfin, est encore limité à quelques applications industrielles.
Voici un tableau récapitulant les puissances installées en énergies solaires photovoltaïque, thermique et thermodynamique.
| Solaire photovoltaïque | Solaire thermique | Solaire thermodynamique | |
|---|---|---|---|
| Puissance installée en 2023 | 19,1 GW | – | – |
| Augmentation par rapport à 2022 | +3,1 GW | – | – |
| Puissance installée au 1er mars 2024 | 20,34 GW | ||
| Objectif 2028 | 44 GW | – | – |
| Objectif 2050 | 100 GW | – | – |
| Production | 21,6 TWh (2023) | 2,4 TWh (2022) | – |
La popularité grandissante de l’énergie solaire, en particulier de l’énergie solaire photovoltaïque, réside dans les multiples avantages qu’elle présente. Néanmoins, elle a aussi quelques inconvénients.
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| – Ressource renouvelable et inépuisable – Source d’énergie accessible à tous – Energie propre et respectueuse de l’environnement – Economies énergétiques – Equipements recyclables à plus de 93% – Peu d’entretien requis |
– Coût d’achat initial élevé pour les équipements – Production dépendante de l’ensoleillement – Contraintes d’installation à prendre en compte (installation sur le toit, surface requise, poids des panneaux) |
Ressource inépuisable et accessible, l’énergie solaire prend une part grandissante dans le mix énergétique. Cela s’explique en partie par les initiatives de soutien au développement de la filière photovoltaïque, à travers les aides et dispositifs divers. Parallèlement, la Programmation Pluriannuelle de l’Énergie assure la promotion de la filière photovoltaïque en fixant des objectifs d’augmentation de la production. Elle est appuyée par la Loi d’Accélération de la Production d’Énergies Renouvelables et la Loi Climat et Résilience.
Ainsi, de nouvelles dispositions sont prises, comme l’exploitation des sols artificialisés et la pose au sol des panneaux solaires photovoltaïques. Les innovations sont également favorisées, notamment la possibilité de poser des fenêtres photovoltaïques dans l’avenir.
Certaines catégories de bâtiments neufs ou existants auront également l’obligation d’installer des panneaux solaires. Enfin, de nouvelles aides sont disponibles pour encourager les particuliers, tout comme les entreprises. On peut citer par exemple la prime à l’autoconsommation et l’obligation d’achat en connectant l’installation solaire au réseau.
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