Énergie solaire et solaire thermique
Les deux types d’énergie solaire
La technologie photovoltaïque transforme la lumière du soleil directement en énergie. Utiliser la technologie solaire thermique pour récolter sa chaleur. Localement et dans les fermes solaires à grande échelle, plusieurs méthodes distinctes utilisent l’énergie du Soleil.
Le Soleil est l’un des systèmes de soutien de la vie de la Terre, avec l’eau et l’air, car il fournit de la chaleur et de la lumière. L’énergie solaire, renouvelable, abondante et non polluante, génère suffisamment d’énergie pour répondre aux besoins énergétiques annuels du monde toutes les 50 minutes. Le problème est de capter ne serait-ce qu’une petite partie de cette chaleur et de cette énergie rayonnante.
Pour l’exploiter, deux technologies principales ont été développées :
• Technologie solaire photovoltaïque, qui convertit directement la lumière du soleil en électricité à l’aide de panneaux constitués de cellules semi-conductrices.
• Technologie solaire thermique, qui capte la chaleur du soleil. Cette chaleur est utilisée directement ou convertie en énergie mécanique et à son tour en électricité, connue sous le nom d’énergie solaire concentrée. Cette chaleur est utilisée directement (solaire thermique basse température) ou convertie en énergie mécanique et à son tour en électricité (énergie solaire concentrée – CSP).
Deux types d’installations différents sont utilisés :
• Systèmes individuels pour les maisons ou les petites communautés. Les panneaux photovoltaïques peuvent alimenter les appareils électriques, tandis que les capteurs solaires thermiques peuvent chauffer les maisons ou l’eau chaude
• Les grandes unités, les « centrales solaires », qu’elles soient photovoltaïques ou thermodynamiques, déployées sur des centaines d’hectares, produisent de l’électricité à grande échelle qui peut être injectée dans le réseau.
Technologie photovoltaïque
Cette flexibilité considérable, à la fois la capacité des centrales massives alimentant les villes et les entreprises et la capacité de fournir de l’électricité localement, est ce qui rend l’énergie solaire si attrayante, en particulier dans les pays en développement où 1,3 milliard de personnes n’ont pas accès aux réseaux de distribution.
Les établissements isolés ont accès à l’électricité, au pompage des eaux souterraines (eau potable, irrigation), aux services de télécommunications (radio, télévision, téléphone portable) et à l’éclairage (réfrigérateur, machine à coudre, etc.).
L’effet photovoltaïque produit de l’énergie à partir de la lumière. Edmond Becquerel, un scientifique Français, l’a développé en 1839, et l’utilisation industrielle a commencé en 1954. Le principe : un courant électrique résulte du déplacement des électrons.
Les photons (particules de lumière) stimulent les électrons les plus externes des atomes de certains éléments semi-conducteurs pour que cela se produise.
Énergie solaire thermique à basse température
La technologie d’énergie solaire thermique à basse température produit de la chaleur à partir des rayons du soleil et l’utilise directement.
Fonctionnant à des températures inférieures à 100°C, les installations répondent à des applications résidentielles et commerciales (eau chaude et chauffage) ainsi qu’à une grande variété de besoins industriels. Cette technologie représente la part du lion de l’énergie solaire produite dans le monde entier.
En réalité, un semi-conducteur, généralement du silicium, convertit la lumière qui frappe une cellule photovoltaïque en électricité. Un onduleur convertit le courant continu produit par les cellules d’un panneau solaire en courant alternatif.
Les modules, qui sont combinés en panneaux, peuvent être utilisés dans les petits et les grands systèmes.
Les capteurs solaires thermiques sont utilisés pour absorber la chaleur des rayons du Soleil et la convertir en un fluide caloporteur, tel que l’air, l’eau ou l’antigel, qui transfère ensuite la chaleur aux endroits de chauffage souhaités.
Les collecteurs à plaques plates, qui se composent d’une surface sombre qui absorbe les rayons du soleil et d’une couche d’isolation thermique surmontée d’une feuille de verre qui fournit un effet de serre, sont le type le plus courant.
Les collecteurs fonctionnent à des températures allant jusqu’à 70 °C au-dessus de la température ambiante. En outre, il existe des capteurs d’air solaires thermiques utilisés pour le séchage des cultures agricoles, ainsi que des systèmes non vitrés construits en caoutchouc ou en plastique plutôt qu’en verre, qui sont généralement utilisés pour chauffer les piscines.
Les collecteurs à tubes sous vide sont idéaux pour les applications industrielles à haute température, telles que le nettoyage des abattoirs et la pasteurisation des aliments en conserve. Ils sont constitués de tubes à vide en verre pour une isolation thermique supérieure. À l’intérieur, un absorbeur d’énergie solaire transforme l’énergie solaire en fluide.
Puissance de concentration solaire
Ce deuxième type de technologie d’énergie solaire thermique concentre la chaleur du Soleil à l’aide de capteurs pour chauffer un fluide caloporteur (tel que le gaz, le pétrole ou le sel fondu) à une température élevée. Le fluide réchauffe un réseau d’eau, qui génère de la vapeur et fait tourner une turbine (énergie mécanique) pour produire de l’électricité.
En réalité, un semi-conducteur, généralement du silicium, convertit la lumière qui frappe une cellule photovoltaïque en électricité. Un onduleur convertit le courant continu produit par les cellules d’un panneau solaire en courant alternatif.
Les modules, qui sont combinés en panneaux, peuvent être utilisés dans les petits et les grands systèmes.
Les capteurs solaires thermiques sont utilisés pour absorber la chaleur des rayons du Soleil et la convertir en un fluide caloporteur, tel que l’air, l’eau ou l’antigel, qui transfère ensuite la chaleur aux endroits de chauffage souhaités.
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