Énergie solaire

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L'énergie solaire est une énergie renouvelable qui fonctionne grâce, comme son nom l'indique, au Soleil.

Description

Le Soleil est le siège de réactions de fusions nucléaires. La réaction fondamentale libère 1 million de fois plus d'énergie qu'une réaction de combustion chimique ordinaire. La température, à la surface du soleil, est de 5880 K. Le rayonnement solaire ("les rayons de soleil") est émis de manière sphérique ; cette émission sphérique de l'énergie conduit à une dépendance de l'énergie reçue par une planète en l'inverse du carré de sa distance au Soleil (distance Terre-Soleil : moyenne de 149,6 millions de kilomètres) ; le flux solaire, au sommet de l'atmosphère terrestre, est de 1340W/m2. Une part non négligeable de cette énergie est perdue, lors de la traversée de l'atmosphère.

Il parvient sur Terre, en 45 minutes, une énergie solaire équivalente à la totalité de la consommation énergétique annuelle de l'humanité (facteur 1/10000). Chaque année, chaque km2 du désert du Sonora au Mexique (ou du Sahara en Afrique du Nord ou encore du Thar en Inde) reçoit une énergie solaire équivalente à 1,5 million de barils de pétrole. À l'échelle de temps de l'humanité, le soleil baigne la Terre d'un flux énergétique colossal et illimité. Voici plusieurs milliards d'années que les organismes photosynthétiques tirent profit de cette énergie, la convertissent en énergie chimique (sucres, protéines, lipides) et sont à la base de la totalité des écosystèmes, tant en milieu marin qu'en milieu continental.

Histoire de l'énergie solaire

Le four solaire d'Odeillo a une puissance thermique d'un mégawatt. Avec le four solaire de Tachkent en Ouzbékistan, il est un des deux plus grands du monde.

• Socrate (470-399 av. J.-C.), philosophe grec qui a enseigné, entre autres choses, la construction bioclimatique.
• Lorsque Syracuse fut assiégée par la flotte romaine, en 212 av. J.-C. (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 "boîte 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 œuvre, 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".

Les différentes technologies solaires

Le Global Sun Oven atteint 150°C en 30 minutes Infos: Atlas Cuisine Solaire [1]

Il existe principalement trois façons d'utiliser directement l'énergie solaire : la thermodynamique, la thermique et le photovoltaïque.

• Solaire à concentration thermodynamique : (Concentrated Thermal Power) concentration de l'énergie solaire pour produire de la vapeur qui entraîne une turbine (production d'électricité) et/ou pour produire de la chaleur utilisable pour la désalinisation ou pour l'industrie. Il existe plusieurs types de systèmes collecteurs : CLFR, miroirs paraboliques, systèmes avec tour centrale, etc.
• Solaire pour la cuisson des aliments : Apparue dans les années 70, le four solaire se développe et connaît une croissance importante dans les pays qui utilisent massivement le bois pour la cuisson des aliments, car l'énergie solaire y est abondante et gratuite.
• Solaire thermique : utilisé à l'échelle domestique pour chauffer l'eau sanitaire (chauffe-eau ou CESI), pour le chauffage (Système Solaire Combiné) ou pour chauffer les aliments (four solaire) etc. Par exemple, le chauffe-eau solaire chauffe l'eau, grâce à un tuyau d'eau qui passe dans un panneau solaire. Il y a 2 familles :
  • les capteurs plans (fluide passant dans un serpentin sous une vitre) ; ils sont peu coûteux, mais ne fonctionnent qu'en été.
  • Les collecteurs à tubes sous vide (un fluide caloporteur circule à l'intérieur d'un double tube sous vide). Le vide étant le meilleur isolant, ils fonctionnent aussi bien en été qu'en hiver, mais ils sont plus onéreux.
• Solaire à concentration photovoltaïque : ('Concentrated PhotoVoltaïcs) concentration de l'énergie solaire grâce à un système optique (miroirs) vers des cellules photovoltaïques (production d'électricité). Le panneau photovoltaïque (souvent appelé "panneau solaire") transforme l'énergie du soleil en électricité.
• Solaire à concentration / moteur Stirling : concentration de l'énergie solaire vers un moteur Stirling, couplé à un alternateur, production d'électricité).
• Les centrales solaires à effet de cheminée : des serres au sol réchauffent l'air qui fera tourner des turbines dans une grande cheminée.

L'énergie solaire concentrée permet d'obtenir des températures très élevées (5000°C et plus) et peut aussi être utilisée pour purifier du silicium, par évaporation (obtention de silicium de qualité photovoltaïque), et pour réaliser la thermolyse de l'eau (obtention de dihydrogène).

L'énergie solaire peut être aisément captée, sans dénaturer fondamentalement l'habitation (sauf pour des bâtisses classées), car le toit offre souvent une inclinaison idéale (aux alentours de 45° pour l'Europe centrale). Il n'y a pas que l'habitat individuel qui peut bénéficier de cette source d'énergie renouvelable : les cellules sont installables sur un balcon ou sur une fenêtre.

Autre application

L'autre application majeure de l'énergie solaire qui passe par la photosynthèse est la production de végétaux ; ces végétaux (dont l'arbre fait partie) permettent la création et le renouvellement du sol (matière organique, humus, décomposition, etc.) ; cette couche de terre (dite arable) permet aux agriculteurs de produire l'alimentation nécessaire à l'humanité : c'est l'agriculture. L'énergie solaire est donc primordiale pour nourrir les hommes de cette planète.

Matériel libre

Il existe des projets open source ou de matériel libre :

• Category:Solar Concentrator sur open source ecology
• Open Source Heliostat Projects
• Fabrication d'un panneau photovoltaïque maison - DIY
• Il est possible de monter des cellules photovoltaïques et les souder pour créer des panneaux solaires, ce qui serait rentabilisé en moins d'un ans.

Voir aussi

Liens internes

• Énergie renouvelable
• Limites des énergies renouvelables
• Énergie de la biomasse
• Gestion de l'énergie
• Maison passive
• Climatisation solaire
• Cellules graetzel
• Capteur héliothermique
• Cellules photovoltaïques de silicium amorphe
• Four solaire
• Système électrique idéal

Liens externes

• Histoire du solaire :
  • Par la société Ausra
• Cartes insolation :
  • U.S. Solar Radiation Resource Maps, NREL
  • Solar radiation maps - Europe, Commission européenne
  • Solar Irradiation and irradiance Data, Commission européenne
• Dossiers :
  • Dossier Ministère de l'industrie (Attention, données parfois obsolètes)
• Sites généraux :
  • Concept gratuit de transformation d'eau de mer en eau douce par convecteur solaire
  • SolarPaces (Agence Internationale de l'Energie)
  • NREL / Solar É.U.
  • TREC : Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation, une initiative du club de Rome
  • PROMES, France
  • Le futur des panneaux solaire, Futura-Sciences
  • Mesures solaire thermique, Fonctionnement d'une installation solaire thermique en direct

• Exemples pour les communes :
  • Exemple d’une commune : German Village Produces 321% More Energy Than It Needs! : 5.7 million d’euro par an de retombés.
  • 4 experts expliquent aux municipalités que c’est avantageux d’investir dans l’énergie renouvelable : en terme de finance, d’emploie et de durabilité.

• Production d'énergie par des coopératives :
  • Community owned renewable energy, ethical green investment – Energy For All – E4All
  • Coopérative Emissions Zéro, énergie citoyenne La coopérative citoyenne Emissions Zéro a comme objectif d’investir dans la production d’énergies renouvelables : le vent, l’eau, le soleil et la biomasse. Emissions Zéro est une coopérative agréée, éthique et solidaire. Le capital collecté auprès de citoyens à la mi-2017 atteint plus de 2 500 000 €.

Références

Portail Énergie – Tous les articles Ékopédia concernant l'Énergie.

Portail Vivre ensemble – Les articles Ékopédia sur « comment vivre ensemble ».