Le point sur l'énergie solaire

L'énergie solaire est, a priori, l'énergie renouvelable par excellence. La ressource ne risque de s'éteindre que dans 5 milliards d'années environ, autant dire que l'on a le temps de voir venir. Sa production n'émet aucun gaz d'aucune sorte, pas même des gaz neutres comme la fusion nucléaire. On a donc une énergie à peu près infinie, totalement propre, adaptable dans une grande partie du monde, qui semble être la solution idéale.

D'où vient l'énergie solaire ? Du Soleil oui, mais plus précisément ? En fait l'énergie solaire est due à la fusion de l'hydrogène, qui compose environ 75% de sa masse. L'hydrogène est transformé en Hélium sous l'action de la gravité très importante et des conditions de température et de pression que cette gravité induit. Ces réactions entraînent des émissions très nombreuses de rayons gamma, des rayons lumineux très énergétiques, qui ensuite sont absorbés par les différents atomes du Soleil. Ces atomes se réchauffent donc, sont excités et se désexcitent en émettant des rayonnements, qui couvrent ainsi tout le spectre lumineux, et en particulier le spectre de la lumière visible.

Tous ces rayonnements, plus des particules diverses émises par le soleil sont envoyées dans toutes les directions de l'espace, et fatalement, après 8 minutes de trajet, certains arrivent sur la Terre. Les rayonnements chargés sont interceptés par le champ magnétique terrestre, et envoyés vers les pôles, ce qui est à l'origine des aurores polaires. Une grande partie des rayons lumineux sont renvoyés dans l'espace (environ 30%), les autres pénètrent dans l'atmosphère. Les rayonnement ultraviolets, plus énergétiques que les rayonnements visibles, sont interceptés en grande partie par la couche d'ozone. Les rayonnements restant traversent l'atmosphère, bien que les rayonnements bleus soient déviés, ce qui donne au ciel diurne sa couleur caractéristique.

Nous arrivons alors à la partie qui nous intéresse : que deviennent ces rayonnements lorsqu'ils frappent le sol? Deux possibilités. Soit ils sont renvoyés vers l'atmosphère, soit ils sont absorbés. Dans le premier cas ils continuent leur route dans l'atmosphère, et peuvent être déviés ou bien repartir dans l'espace. Dans le second cas, ils sont transformés en chaleur, et participent au réchauffement de l'atmosphère. Notez bien que ce réchauffement est nécessaire car c'est lui qui permet à notre atmosphère d'être à une température supérieure aux -270 °C de l'espace.

C'est aussi l'énergie provenant du soleil qui entraîne les mouvements des masses d'air et d'eau, et c'est aussi elle qui entraîne la croissance des plantes. Les énergies renouvelables sont donc toutes issues, plus ou moins directement, de ces réactions solaires. Nous allons donc nous intéresser aux différentes manières de capter directement cette énergie.

La première stratégie qui peut être utilisée est d'utiliser directement la chaleur provoquée par les interactions entre la matière et les rayons du soleil. Le chauffe eau solaire est le principal exemple. La chaleur du soleil est simplement récupérée par des surfaces noires, qui absorbent plus de rayonnements. La chaleur ainsi récupérée est captée par un liquide caloporteur, qui la transporte vers le chauffe eau. Ces chauffe eaux peuvent couvrir environ 50% de la consommation d'eau chaude d'une maison individuelle (variable bien sûr selon la région), il nécessite des panneaux allant de 3 à 8 mètres carrés. Ce type d'installation coûte entre cinq et quinze mille euros, selon le type d'installation, et bénéficie d'un crédit d'impôts de 25%, ainsi que de facilité de financement. Ce système devrait bien sûr être généralisé car, appliqué à tous les logements individuels, il permettrait de réaliser de très importantes économies d'énergie. J'estime qu'une obligation pour les logements neuf serait une mesure à envisager sérieusement par tout gouvernement engagé (je n'ai pas réussi à obtenir d'informations sur ce que disent les travaux du grenelle de l'environnement sur ce sujet, si quelqu'un en a je suis preneur).

D'autres pistes pour utiliser directement la chaleur solaire sont suivie. D'une part son utilisation est possible dans des centrales thermiques, où la chaleur récupérée est utilisée pour faire tourner une turbine produisant de l'électricité (c'est ce qui est utilisé dans le plus grand nombre de centrales solaires). Cela donne quelques résultats mais l'énergie reste assez chère. D'autre part il existe des systèmes de climatisation solaire, qui semblent assez prometteurs mais ne sont pas tout à fait au point. La chaleur serait utilisée comme dans un réfrigérateur pour évaporer un fluide, provoquant un refroidissement. L'avantage est que le système est plus efficace lorsque les rayonnement sont plus importants, et donc lorsqu'il fait le plus chaud.

La seconde stratégie pour récupérer l'énergie solaire et de la transformer en électricité, qui sera ensuite soit directement utilisée, soit envoyée sur le réseau. C'est le but des panneaux solaires photovoltaïques. Ils utilisent, comme leur nom l'indique, l'effet photovoltaïque, qui permet de transformer les rayonnements en électricité. Les rayons du soleil frappent le matériau semi-conducteur présent dans la cellule photovoltaïque, arrachant un électron. Les électrons ne pouvant aller que dans un sens, ils circulent et donnent de l'électricité. L'électricité produite est donc continue, et non alternative comme dans le réseau. Les panneaux photovoltaïques nécéssitent donc un onduleur, ou bien l'utilisation d'appareil adaptés.

Le principal obstacle à cette technologie est son prix élevé, dû aux matériaux utilisés. Ce type d'installation est viable pour les particuliers uniquement grâce à l'obligation de rachat de l'électricité au double de sa valeur (comptez 20 à 30 000 euros d'investissements). Elles sont également facilitées par les crédits d'impôts (jusqu'à 8 000 euros) et les prêts à taux 0 consenti depuis cette année par le gouvernement (sur quels critères ?). On peut tout de même se demander la pertinence du financement par l'état du photovoltaïque. En effet des efforts sur la consommation énergétique permettrait de réduire efficacement la demande énergétique, et entraîneraient des économies à la fois pour les particuliers et l'état.

En ce qui concerne les fournisseurs d'électricité, cette méthode est moins efficace que la première, qui elle même est plus chère que, par exemple, le nucléaire.

L'avantage du photovoltaïque est qu'il permet d'obtenir de l'électricité d'à peu près n'importe où, et qu'allié à des systèmes de stockage, il permet l'approvisionnement efficace de bâtiments ou d'appareils isolés. Ainsi on voit les cellules photovoltaïques fleurir sur les horodateurs, les lampadaires de jardins, mais aussi sur de nombreux bâtiments dont le raccordement aux systèmes de distribution d'électricité serait trop coûteux, ou simplement impossible.

Vous pouvez donc voir que pour l'instant, l'énergie solaire ne pourra pas remplacer les autres sources d'énergie. Il est en effet hors de question, pour des raisons de viabilité économique, de produire toute l'énergie à partir du solaire. La multiplication des panneaux solaires sur les pavillons est une bonne chose dans l'absolu, mais son financement par l'état est pour le moins litigieux. Seule l'utilisation du solaire thermique est réellement viable et devrait être généralisée à court terme. L'optimisation des orientations et des structures des nouveaux bâtiments afin de profiter au maximum du soleil (ou de l'ombre selon le climat) est aussi une nécessité.

Sur le plus long terme, il est fort probable que la consommation d'électricité mondiale augmente, non seulement à cause du développement des pays du Sud, mais aussi de la nécessité pour les véhicules de rouler avec autre chose que le pétrole. Seuls les biocarburants permettraient de faire rouler le parc automobile mondial sans production d'électricité, mais leur utilisation massive est impossible, et ne serait de toute façon pas souhaitable. Réaliser des économies et tenter d'avoir un rendement maximal dans l'utilisation de l'énergie est donc une nécessité, et l'utilisation de l'énergie solaire thermique est ainsi nécessaire. Le photovoltaïque, lui, pourra peut être devenir plus rentable, notamment si les recherches sur de nouveaux types de cellules utilisant d'autres matériaux, voire le plastique, aboutissent. Le solaire est donc assez prometteur, et les recherches sur le sujet doivent continuer, mais pour l'instant il peut uniquement (et c'est déjà pas mal) engendrer des économies d'énergies, et en aucun cas répondre aux besoin énergétiques mondiaux.

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