Énergie solaire
Description
Énergie solaire 1Énergie solaireL'énergie solaire est l'énergie du Soleil par sonrayonnement, directement ou de manière diffuse àtravers l'atmosphère.Dans l'espace, l'énergie des photons peut être utilisée,par exemple pour propulser une voile solaire.Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du cycle del'eau, du vent et de la photosynthèse créée par le règnevégétal, dont dépend le règne animal via les chainesalimentaires. L'énergie solaire est donc à l'origine de Rayonnement solaire direct.toutes les énergies sur Terre à l'exception de l'énergienucléaire, de la géothermie et de l'énergiemarémotrice.L'Homme utilise l'énergie solaire pour la transformeren d'autres formes d'énergie : énergie alimentaire,énergie cinétique, énergie thermique, électricité oubiomasse. Par extension, l'expression « énergie solaire» est souvent employée pour désigner l'électricité oul'énergie thermique obtenue à partir de cette dernière.Un héliostat de la centrale solaire deNature de l'énergie solaire THEMISL'énergie solaire provient de la fusion nucléaired'atomes (ou plutôt de noyaux d'atomes) d'hydrogènequi se produit au cœur du Soleil. Elle se propage dansle système solaire et dans l'Univers sous la forme d'unrayonnement électromagnétique — de photons — selonla théorie corpusculaire.La Terre est illuminée par le Soleil en permanence.L'une des deux faces du globe terrestre se trouveprivée d'énergie solaire — pendant la nuit — en raisonde la rotation de la Terre.
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| Publié par | CMaTerre |
| Publié le | 28 février 2012 |
| Nombre de lectures | 246 |
| Langue | Français |
| Poids de l'ouvrage | 2 Mo |
Extrait
Énergie solaire
1
Énergie solaire
Rayonnement solaire direct.
Un héliostat de la centrale solaire de
THEMIS
Vue aérienne d'une centrale solaire en
Californie (Kramer Junction)
L
'énergie solaire
est l'énergie du Soleil par son
rayonnement, directement ou de manière diffuse à
travers l'atmosphère.
Dans l'espace, l'énergie des photons peut être utilisée,
par exemple pour propulser une voile solaire.
Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du cycle de
l'eau, du vent et de la photosynthèse créée par le règne
végétal, dont dépend le règne animal via les chaines
alimentaires. L'énergie solaire est donc à l'origine de
toutes les énergies sur Terre à l'exception de l'énergie
nucléaire,
de
la
géothermie
et
de
l'énergie
marémotrice.
L'Homme utilise l'énergie solaire pour la transformer
en d'autres formes d'énergie : énergie alimentaire,
énergie cinétique, énergie thermique, électricité ou
biomasse. Par extension, l'expression « énergie solaire
» est souvent employée pour désigner l'électricité ou
l'énergie thermique obtenue à partir de cette dernière.
Nature de l'énergie solaire
L'énergie solaire provient de la fusion nucléaire
d'atomes (ou plutôt de
noyaux
d'atomes) d'hydrogène
qui se produit au cœur du Soleil. Elle se propage dans
le système solaire et dans l'Univers sous la forme d'un
rayonnement électromagnétique — de photons — selon
la théorie corpusculaire.
La Terre est illuminée par le Soleil en permanence.
L'une des deux faces du globe terrestre se trouve
privée d'énergie solaire — pendant la nuit — en raison
de la rotation de la Terre. La puissance solaire reçue en
un point du globe varie en fonction de l'heure de la
journée, de la saison et de la latitude du lieu considéré.
Énergie solaire
2
Géographie terrestre
Répartition de l'énergie solaire reçue au sol.
L'énergie solaire reçue en un
point du globe dépend de :
• la latitude, vers l'équateur
l'angle d'incidence est
proche de 90° donc la
surface éclairée est plus
petite et l'énergie est plus
concentrée.
• la nébulosité (nuages), qui
est importante à l'équateur
et plus faible en milieu
intertropical.
• l'énergie solaire envoyée
par le Soleil (fluctuations
décennales, saisonnières, et
ponctuelles).
Le désert des Mojaves dans le sud-ouest des États-Unis est l'une des régions du monde les
plus ensoleillées, elle possède une centrale solaire d'une puissance totale de 354 MW
[1]
.
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 photovoltaïque
Une laverie automatique fonctionnant grâce à l'énergie solaire.
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).
Énergie solaire
3
Le terme
photovoltaïque
peut désigner soit le phénomène physique, l'effet photovoltaïque
découvert par Alexandre Edmont Becquerel en 1839, ou la technologie associée.
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 four solaire d'Odeillo.
Le solaire thermodynamique
est une technique solaire qui
utilise le solaire thermique
pour produire de l'électricité,
ou
éventuellement
directement
du
travail
mécanique (le terme
solaire
mécanique
est alors employé),
sur le même principe qu'une
centrale électrique classique
(production de vapeur à haute pression qui est ensuite turbinée).
Énergie solaire passive
La plus ancienne 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, orientation 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.
Aspect économique
Sur le long terme, les prix du charbon, du gaz et du pétrole augmentent avec l'épuisement
de la ressource. Le solaire apporte une source inépuisable d'énergie et la commission
européenne pour les énergies renouvelables prévoit que l'énergie solaire représentera une
part de 20 % dans les énergies renouvelables, celles-ci devant apporter 20 % de l'énergie
en 2020 et 50 % en 2040.
Les systèmes de production d'énergie solaire ont un coût proportionnel quasi nul : il n'y a
pas de combustible, seulement des frais (entretien, gardiennage, ...) qui dépendent très peu
de la production. Il faut cependant tenir compte des coûts d'investissement, beaucoup plus
Énergie solaire
4
élevés
que
pour
les
technologies
fossiles
ou
les
autres
renouvelables
(éolien,
hydraulique,...).
L'usage de capteurs thermiques permet de produire de l'eau chaude sanitaire à faible coût.
Une fois l'installation réalisée, l'entretien est très peu coûteux et permet de faire des
économies substantielles de combustible fossile ou d'électricité.
En revanche, pour la production d'électricité, le coût de l'installation est important (pour le
solaire thermodynamique) ou très élevé (pour le photovoltaïque), et ces techniques ne sont
pas encore mature pour une généralisation. De nombreux pays ont donc mis en place des
systèmes d'incitation financière (sous forme de détaxation, de subventions, ou de tarifs
avantageux pour le rachat de l'énergie produite).
L'usage de système de production d'énergie solaire se justifie aussi dans les situations où il
est très coûteux de transporter des combustibles (fossiles) ou de procéder à un
raccordement au réseau électrique, comme pour des appareils isolés (balises marines,
horodateurs), ou dans des zones isolées ou peu peuplées. En France, l'électrification de
nombreux refuges en montagne et de villages isolés en Guyane a été réalisée par un champ
solaire photovoltaïque, parfois couplé à un groupe électrogène d'appoint.
En dépit de sa profusion, et à cause de ses coûts d'investissements trop lourds, l’énergie
solaire est aujourd’hui une énergie non compétitive, sauf situations particulières, qui ne se
développe que grâce aux aides d'état. Cependant, il serait très imprudent d'attendre sans
rien faire les effets du pic de production du pétrole sur le prix (économique et politique) des
énergies fossiles, ou ceux des éventuels changements climatiques dus à leur combustion
(effet de serre) : le jour où ces phénomènes se manifesteront, il sera trop tard pour réagir.
Cela justifie un soutient de la part des états pour cette technique qui a un grand potentiel
de réduction de prix, passant notamment par une augmentation de la production.
Historique
Augustin Mouchot commence à s'intéresser à l'énergie solaire en 1860. En 1873, une
subvention du conseil général de Tours lui permet de construire un four solaire de 4m
2
qu'il
présente à l'Académie des sciences en octobre 1875. En 1877, une subvention du conseil
général d'Alger lui permet de construire sur le même principe un « grand appareil de 20 m
2
» qui reçoit une Médaille d'Or à l'Exposition universelle de 1878. En août 1882, lors de la
Fête de l'Union française de la jeunesse, Abel Pifre utilise un récepteur solaire d'Augustin
Mouchot pour actionner une machine à vapeur qui lui permet de tirer un journal.
Chronologie
Voici une chronologie de l'énergie solaire:
Énergie solaire dans le présent et le
futur
Énergie solaire
5
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.
Vous pouvez également recharger un scooter électrique à partir d'un abri photovoltaïque et
ainsi vous déplacer en utilisant l'énergie solaire.
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.
Des projets de centrales électriques voient le jour dans de nombreuses régions du monde.
Le potentiel est immense : «
5 % de la surface des déserts permettrait de produire toute
l'électricité de la planète
», affirment Patrick Jourde et Jean-Claude Muller
[2]
, chercheurs
au Commissariat de l'énergie atomique (CEA) et au CNRS. «
Théoriquement, il suffirait en
France de réaliser le seul côté sud des toits en modules photovoltaïques pour produire
toute l'énergie électrique nationale
[Quand ?]
(550 térawattheures, c’est-à-dire 550000
milliards de wattheures, par an
».
Longtemps restée à la traine, la France veut aujourd'hui combler son retard. Ainsi un
Institut national de l'énergie solaire a été créé en août 2006 en Rhône-Alpes, dont l'objectif
est d'améliorer les technologies solaires afin de les rendre plus compétitives.
Des panneaux sur les toits
Les panneaux photovoltaïques convertissent la lumière du soleil en électricité. En France
ou en Belgique, grâce aux aides fiscales de l'État, les particuliers sont de plus en plus
nombreux à s'en équiper. L'énergie non consommée par le foyer est récupérée en France
par 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 950000 mégawatts dans tout le pays. En 2004, 14000
mégawatts photovoltaïques ont été vendus aux États-Unis.
Énergie solaire
6
Du photovoltaïque à grande échelle
La centrale photovoltaïque la plus puissante au monde (350000 panneaux solaires sur
114ha) est en cours de construction au Portugal. Avec 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
[3]
. La Suisse s'est elle aussi lancée dans la
course au solaire et, en Allemagne, les 57000 panneaux du Bavaria solarpark fonctionnent
depuis 2005. L'entreprise Florida Power & Light a annoncé l'ouverture pour 2010 d'une
centrale solaire de 180000 miroirs
[4]
. Elle se situera sur la côte orientale, au nord du comté
de Palm Beach et s'étendra sur plus de 200 hectares
[4]
.
Les projets des tours solaires
Dans une tour solaire, un vaste collecteur solaire en verre chauffe l'air ambiant, qui, 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 et envisage la
construction d'une tour solaire de 750m de hauteur, capable d'alimenter 120000 foyers.
L'Australie a étudié la possibilité de construire une tour de près de 1000m de hauteur qui
devrait fournir l'équivalent de la consommation de 200000 foyers.
La percée des centrales thermiques
Le principe de l'énergie électrique thermique est de concentrer les rayons du Soleil, à l'aide
de miroirs paraboliques, vers des tubes contenant un fluide conducteur de chaleur. Lorsque
celui-ci s'échauffe, il produit de la chaleur qui actionne des turbines générant de
l'électricité. Certains États, l'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 2005 la plus grosse centrale solaire thermique d'Europe,
d'une puissance de 100MW. Quelques 400000 miroirs, soit une superficie de 1,1 million de
mètres carrés, recueilleront l'énergie du Soleil.
Énergie solaire
7
De l'énergie n'importe où
Lampadaire solaire à Elinkine, un village de
Casamance (Sénégal).
Dans les pays du Sud, où l'ensoleillement
est très important, le solaire peut fournir
aux régions rurales l'énergie nécessaire
aux éclairages, aux réfrigérateurs, aux
pompes
hydrauliques
ou
encore
aux
installations
de
télécommunication.
Soutenus
par
des
ONG,
des
projets
d'électrification de villages sont en cours
dans
de
nombreux
pays
d'Afrique
et
d'Amérique du Sud.
Référence
[1] Claudine Mulard, « Une centrale solaire géante
pour alimenter la Californie » dans
Le Monde
du
11/04/2006,
[2]
Énergies alternatives
, sous la direction de Jean
Bonal et Pierre Rossetti, Omnisciences, 2007
[3] http://www.legrandsaintcharles.com/page.
php?30
[4]
(en)
Kate Galbraith, « A Solar Boost for the
Sunshine State (http://greeninc.blogs.nytimes.
com/2008/12/02/
a-solar-boost-for-the-sunshine-state/) »,
02-12-2008, The New York Times. Consulté le
20-04-2009
Voir aussi
• Énergie propre
• Énergie solaire photovoltaïque
• Chauffe-eau solaire
• World Solar Challenge
• Choc pétrolier
• Obscurcissement global
• Stockage d'énergie
• Économie d'énergie
• panneau solaire
• panneau solaire aérothermique
• Albédo
• Commissariat à l'énergie solaire
• Institut national de l'énergie solaire
• Four solaire de Mont-Louis
• Tenerrdis
• Héliostat
Énergie solaire
8
Liens externes
•
(fr)
Site de l'ADEME : Agence De l'Environnement et de la Maitrise de l'Énergie (http://
www.ademe.fr/)
•
(fr)
Site d'INES, l'Institut National de l'Energie Solaire : INES (http://www.ines-solaire.
com/)
•
(en)
Site du PVGIS : Portail de l'Europe / Cartographie interactive des ressources en
énergie solaire (http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/)
Bibliographie
•
Le soleil au service de l'homme
Congrès International UNESCO, juillet 1973
•
L'énergie solaire
Conférence internationale de Nice, 1977
•
Héliothermique. Le gisement solaire. Méthodes et calculs
, Pierre Henri Communay,
Groupe de Recherche et d'Édition, Toulouse, 2002, 530 p., 16x24cm,
(ISBN 2-84139-036-5)
.
Sources et contributeurs de l'article
9
Sources et contributeurs de l'article
Énergie solaire
Source
: http://fr.wikipedia.org/windex.php?oldid=42155023
Contributeurs
: 307sw136, 512banque, Acer11, Aegyptien, Aither,
Andromeda, Arienae, ArséniureDeGallium, Axdesign, Ayack, Azzopardi, Badmood, Balougador, Barbichette, Beatnick, Ben.che, Benjism89, Benoit, Blub,
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