Énergie solaire

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Le Soleil qui produit l'énergie solaire, est un très gros dissipateur d'énergie.

Il rayonne comme toutes les étoiles une quantité phénoménale d'énergie, qui fini par se perdre dans l'immensité interstellaire. Sur le trajet, quelques planètes captent ces rayons. La Terre fait figure d'exception, elle en profite pour entretenir une vie végétale et animale.

Contrairement à ce que l'on veut nous faire croire, l'énergie lumineuse c'est pas nouveau, elle est à la base de la photosynthèse qui permet la croissance des plantes, la production du bois, grâce à la chaleur des rayons solaires, des masses d'airs et d'eau sont mises constamment en mouvement, ce qui provoque le vent et le cycle de l'eau... La seule énergie dont l'homme se serve depuis peu directement, c'est le nucléaire (et bien oui, dans le soleil c'est de l'énergie nucléaire) dont la production d'énergie ne remonte qu'à une cinquantaine d'années.

La découverte du feu à partir du bois remonte à la nuit des temps. La découverte de l'utilisation du vent pour le déplacement des bateaux remonte à plusieurs millénaires.

Histoire

• Socrate (470-399 avant JC), philosophe grec qui a enseigné la construction bioclimatique (entre autres choses).
• Lorsque Syracuse fut assiégée par la flotte romaine, en 209 avant JC, pendant la deuxième guerre punique, on attribue à Archimède (en 287-212 av JC) l'invention d'un moyen d'incendier les navires ennemis en concentrant sur eux les rayons du soleil grâce à un jeu de miroirs.
• Antoine Becquerel (1788-1878) inventa la pile photovoltaïque en 1839
• Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794), chimiste, il inventa un four solaire utilisant des lentilles convergentes afin de fondre des métaux sans la pollution des combustibles.
• Horace Bénédicte de Saussure (1740-1799), physicien suisse, inventa la "boite chaude" en 1767 afin de démontrer l'effet de serre. Il est considéré comme le précurseur du capteur solaire plan.
• Charles Vernon Boys (1855-1944), physicien anglais, inventa un capteur cylindro-parabolique, qui a été mis en oeuvre pour la première fois en 1912.
• Félix Trombe (1906-1985), chimiste français qui a fait construire des fours solaires à Mont Louis et à Odeillo dans les Pyrénées, comme laboratoires du CNRS. Il a développé les systèmes passifs de chauffage solaire et notamment le "mur Trombe".

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 principalement le «solaire photovoltaïque» et le «solaire thermique».

Énergie photovoltaïque

La conversion par photopiles est le seul moyen connu de convertir directement la lumière en énergie électrique. Le matériau de base des photopiles est le silicium, semi-conducteur. La lumière solaire transmet son énergie aux électrons contenus dans le silicium. Les électrons sont alors mis en mouvement, produisant ainsi un courant électrique. Les cellules au silicium cristallin (poly ou mono) sont actuellement celles qui permettent d'obtenir les meilleurs rendements sans perte dans le temps.

Un système photovoltaïque comprend, outre le panneau photovoltaïque la batterie pour le stockage de l'électricité, la diode anti-retour qui évite que la batterie se décharge dans les panneaux la nuit, le régulateur qui gère la charge de la batterie afin de lui éviter tout dommage irréversible (trop forte surcharge ou décharge complète), les récepteurs fonctionnant en courant continu, éventuellement un onduleur si vous souhaitez utiliser des appareils en 220V alternatif.

La technologie basée sur le silicium a un développement comparable à celui de l'informatique. De nombreuses sociétés actives dans ce domaine, comme Sharp, sont aussi actives dans l'électronique. Outre l'amélioration constante des produits à base de silicium, on peut citer deux technologies innovantes et sans doute promises à un bel avenir : les cellules photovoltaïques en plastique et les cellules de Graetzel.

Les cellules solaires en plastique

Les cellules solaires en plastique ont un rendement compris entre 4 et 5% et elles restent encore très fragiles car elles sont sensibles à l'oxygène et à l'humidité. La recherche vise à améliorer l'encapsulage et à en diminuer le prix (actuellement de l'ordre de 2 euros/watt-crête, c'est-à-dire le double de la technologie basée sur le silicium).

Les cellules de Graetzel

Les cellules de Graetzel (nom de l'inventeur de l'École polytechnique fédérale de Lausanne, Suisse) sont des cellules solaires nanocristallines à colorant. La résistance à la chaleur en était le point faible mais fait l'objet de recherches intensives. Ces cellules ne nécessitent pas une grande pureté des matériaux utilises. Elles sont inspirées de la photosynthèse et sont constituées d'un côté d'une couche de dioxyde de titane recouverte d'un colorant appelé « sensibilisateur » et de l'autre d'une solution électrolytique. Lorsqu'un rayon lumineux tombe sur le colorant, un électron est éjecté. Tous les électrons ainsi libérés traversent l'oxyde, sont collectés au bord de la cellule et ensuite dirigés vers un circuit externe.

Énergie solaire thermique ou héliothermie

Le «solaire thermique» se décline de différentes façons:

• Le chauffe-eau solaire
• Le four solaire
• Le frigo solaire
• Le séchoir solaire
• Le déssalinisateur solaire
• Le four à effet de serre
• Le four solaire pour cuisson

Les cuiseurs solaires sont très répandus en Chine et en Inde. Outre le cuiseur-boîte et le cuiseur à panneaux, des cuiseurs paraboliques ont été développés.

Dans le domaine de la recherche industrielle, certains systèmes permettant de concentrer l'énergie solaire en un point précis qui peut alors atteindre une température considérable. Une production électrique peut alors être possible via des turbines à vapeur.

Des collecteurs paraboliques échauffant des fluides caloporteurs circulant dans des tuyaux placés en leur foyer géométrique ont aussi été développés.

Solaire «passif»

On peut aussi mentionner les développements du «solaire passif», c'est-à-dire de l'utilisation de l'énergie solaire lors de la conception architecturale (façades doubles, orientation, etc). Les innovations techniques dans le domaine de l'isolation thermique et dans celui des vitrages jouent aussi un rôle important.

Webographie

• http://www.outilssolaires.com/ Information générale sur l'énergie solaire.
• http://www.notre-planete.info/environnement/energies_solaire.php, Information générale
• Une maison solaire région Toulouse, Application concrète
• Une maison solaire au pied des Vosges du Sud, Application concrète
• Une autre maison solaire dans la Loire, Application concrète
• Hespul association de développement du photovolta?que
• http://www.educ-envir.org/loubatas :Le Loubatas, un centre d'hébergement et de formation démonstratif qui fonctionne à l'énergie solaire en Provence.