Qu’est-ce que l’énergie solaire ?

Aujourd’hui, les combustibles fossiles se font de plus en plus rares. Le passage aux énergies renouvelables modifie la façon dont nous produisons et consommons l’énergie.

Le soleil est une source infinie d’énergie. Bien évidemment, cette énergie est renouvelable. Nous pouvons donc bénéficier en abondance. Ensuite, cette énergie passive est captée par des panneaux solaires ou photovoltaïques qui la convertissent en électricité ou chaleur. Zoom sur les différentes options d’exploitation de l’énergie solaire.

Qu’est-ce que l’énergie solaire ?

Selon la définition, l’énergie solaire désigne l’énergie dont la source est le soleil. Elle est gratuite, illimitée et, surtout, accessible partout. Depuis le début de notre ère, nous utilisons l’énergie du soleil pour fournir de la chaleur et de la lumière naturelle dans nos habitations. La méthode est simple si l’on considère la structure, l’orientation et les matériaux utilisés dans la construction pour qu’elle soit éclairée et chauffée par l’énergie solaire passive.

En 1839, Antoine Becquerel a découvert que les matériaux semi-conducteurs pouvaient convertir l’énergie de la lumière solaire en électricité. Ce phénomène est connu sous le nom d’effet photovoltaïque. Ce n’est qu’au début du 20e siècle qu’Albert Einstein a expliqué scientifiquement ce phénomène.

Avec l’aide du soleil, il est désormais possible de produire de l’électricité. Elle est captée par des panneaux solaires ou des centrales thermiques. Ces dispositifs captent les rayons créés par le soleil. Ils transforment l’énergie du soleil en électricité.

L’idée est de transformer l’énergie émise par les photons de la lumière en électricité. C’est là que les cellules photovoltaïques entrent en jeu. Lorsqu’elle est exposée, elle absorbe l’énergie des photons de la lumière. Les photons créent un courant électrique continu qui est transformé en courant alternatif par un onduleur.

Les différentes formes d’énergie solaire

Il est important de noter que les méthodes d’utilisation de l’énergie solaire se sont améliorées au fil des ans. Il existe actuellement trois types d’exploitation d’énergie solaire classés en fonction de leur mode de production.

L’énergie solaire thermique

Ce type d’énergie est créé par des panneaux solaires thermiques installés sur le toit de la maison pour absorber la chaleur du soleil. Les panneaux solaires thermiques sont constitués de fluides caloporteurs. Lorsqu’ils sont chauffés par le soleil, les fluides réchauffent le réservoir d’eau pour la rendre chaude.Cette technologie transforme l’énergie solaire en chaleur.

Les atomes qui composent le matériau des capteurs solaires sont stimulés par la lumière. En récupérant une partie de leur énergie, les atomes modifient leur statut énergétique, ce qui provoque la sensation d’agitation thermique. Les atomes libèrent alors le surplus d’énergie en énergie thermique, qui se manifeste sous forme de chaleur. Cette chaleur sera transportée dans le fluide qui transfère la chaleur (eau gazeuse, par exemple). …) : après avoir été chauffé et capable de distribuer sa chaleur lentement (plancher chauffant par exemple) ou être conservé (ballon d’eau chaude par exemple) pour être utilisé ultérieurement.

L’énergie solaire photovoltaïque

Si l’énergie solaire thermique provient de la chaleur du soleil, l’énergie solaire photovoltaïque est générée par les rayonnements du soleil. En d’autres termes, les panneaux solaires photovoltaïques, généralement situés sur le toit, absorbent la lumière du soleil et convertissent cette énergie en électricité. Les panneaux photovoltaïques sont constitués d’une superposition de cellules dont l’une est chargée négativement et l’autre positivement. Lorsque le photon traverse les couches, il crée la tension électrique. Il suffit de connecter un fil électrique à la borne négative et un autre à la borne positive pour bénéficier de l’électricité produite. Par essence, l’énergie solaire photovoltaïque est une sorte de batterie.

Cette technologie transforme directement l’énergie solaire en électricité. Le matériau utilisé dans les capteurs, qui est habituellement composé de silicium (Si), est un semi-conducteur qui peut être conducteur ou isolant selon l’environnement dans lequel il est utilisé. Les photons stimulent les électrons du matériau, qui transfèrent une partie de leur énergie et deviennent mobiles. Ces électrons en mouvement vont générer un courant immédiat qui peut être utilisé pour alimenter un système électrique. Les onduleurs convertissent ce courant continu en un courant alternatif utilisable par les appareils électriques (électroménagers, etc.).

Énergie solaire thermodynamique

L’énergie solaire thermodynamique est produite par des centrales solaires à concentration. Cet équipement est composé de miroirs qui contiennent des fluides caloporteurs, ainsi que d’un générateur d’énergie solaire. Comme les panneaux solaires thermiques, ces miroirs convertissent l’énergie produite par le rayonnement solaire en chaleur, mais à une température nettement plus élevée. Elles peuvent, en outre, varier entre 250 et 800 degrés en fonction de la méthode utilisée. La chaleur générée peut être transformée en énergie électrique en activant le turbo-alternateur.

L’idée est que l’énergie solaire peut être convertie en chaleur puis en électricité dans une autre étape. Dans le cas du capteur solaire thermique, les capteurs excités par les photons produisent de la chaleur. En concentrant la lumière du soleil à travers une série composée de miroirs (réflecteurs), les températures sont plus élevées (de 250 C à 1000 C). Le fluide caloporteur transmet cette chaleur qui est ensuite transférée à un fluide thermodynamique. Les fluctuations de température (et par conséquent de pression) du fluide thermodynamique génèrent des forces de poussée (énergie mécanique) qui activent la turbine reliée à un alternateur qui lui permet de convertir l’énergie en énergie électrique.

L’efficacité de l’utilisation de l’énergie solaire est conditionnée par son coût d’investissement

Le soleil est une source d’énergie renouvelable universellement accessible et son utilisation pour la production d’énergie n’est pas polluante. Cependant, les technologies qui permettent l’utilisation de cette ressource sont assez coûteuses et certaines phases de développement sont polluantes. En outre, sa disponibilité est intermittente et présente de fortes fluctuations d’intensité. Il y a des moments où le soleil est plus intense, et d’autres où il ne l’est pas. La quantité de soleil peut changer dans le temps, et cela dépend aussi de l’endroit où nous vivons. Cependant, c’est la quantité d’ensoleillement qui déterminera la quantité d’énergie produite.