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L’énergie solaire, comment ça marche ?

 

Utiliser les rayons du soleil pour faire du feu ne date pas d’hier. Mais il aura fallu attendre quelques centaines d’années et de nombreuses innovations scientifiques pour que l’énergie solaire puisse être convertie en électricité et en chaleur.  Mais savez-vous comment cela fonctionne ? Comment les rayons du soleil peuvent être transformés et qui a eu cette idée ? On vous dit tout sur la plus importante des sources d’énergie verte, l’énergie solaire.

 

L’énergie solaire, c’est quoi ?

Comme son nom l’indique, l’énergie solaire est l’énergie transmise par le soleil. Situé à 150 millions de kms de la Terre, le soleil nous envoie un rayonnement sous forme de chaleur, et de lumière. Ce rayonnement est estimé à environ 1 367 watt/m2, une puissance équivalente à celle d’un bon radiateur capable de chauffer une pièce de 30 à 40 m3 ! Évidemment ce rayonnement est plus ou moins important suivant l’endroit où l’on se situe sur la Terre, et la saison. Et même si la France n’est pas située sur l’Équateur où l’ensoleillement est maximal, chaque département français peut tout de même bénéficier de cette source d’énergie gratuite et propre, y compris dans le nord de la France. Alors comment récupérer et transformer cette énergie solaire pour l’utiliser au quotidien ? 

 

L’énergie solaire, une « vieille » découverte

Les premières traces d’utilisation de l’énergie solaire remonteraient à l’Antiquité. A cette époque les Grecs avaient compris qu’en concentrant les rayons du soleil il était possible d’obtenir des températures élevées. C’est ainsi qu’en utilisant un système de miroirs ils allumaient la mèche de leur flamme olympique. On raconte également qu’Archimède réussit à incendier la flotte de vaisseaux romains qui attaquaient Syracuse en utilisant plusieurs miroirs paraboliques (ou miroirs ardents).

Les miroirs ardents ont ensuite été utilisés après la Renaissance afin de faire fondre de nombreux matériaux. Mais il faudra attendre le 19ème siècle pour que les scientifiques s’intéressent au potentiel réel de l’énergie solaire pour notre quotidien. La découverte la plus marquante est celle de l’effet voltaïque par le physicien Edmond Becquerel en 1839. 

Pour faire simple, lorsque les photons – qui sont les particules présentes dans les rayons du soleil – frappent un matériau semi-conducteur (comme du silicium, de l’indium ou du sélénium), ils agitent les électrons présents dans ces matériaux. Et c’est ce mouvement qui produit de l’électricité sous forme de courant continu. La première énergie solaire a donc été photovoltaïque (PV).

La naissance des panneaux photovoltaïques

En 1954, les laboratoires Bell inventent la première cellule photovoltaïque destinée à alimenter des appareils électriques domestiques. Car si le soleil peut bien, via des cellules de semi-conducteurs créer un courant électrique continu, tous nos appareils utilisent du courant alternatif ! Il faut donc convertir ce courant continu en courant alternatif, ce qui se fait grâce un onduleur. Et pour obtenir une certaine quantité d’électricité, il suffit d’assembler plusieurs cellules sur une même surface : les panneaux photovoltaïques. 

La conquête spatiale a largement contribué à innover dans le domaine des panneaux photovoltaïques en équipant les satellites. Et il faudra attendre les années 70 pour que ces panneaux soient utilisés sur Terre pour produire de l’électricité.

Du solaire photovoltaïque pour tous, mais aussi thermique

Le solaire photovoltaïque n’est pas le seul moyen d’exploiter l’énergie solaire. En plus de l’électricité, les rayons solaires peuvent également produire de l’eau chaude sanitaire, ou de la chaleur. On parle alors de solaire thermique.

Les panneaux solaires thermiques sont un peu différents des panneaux photovoltaïques. Si vous avez déjà laissé votre tuyau d’arrosage branché en plein soleil, vous avez pu remarquer qu’en l’allumant l’eau qui était restée à l’intérieur du tuyau était chaude. Et bien le solaire thermique fonctionne sur ce même principe :

  • Les panneaux solaires thermiques captent la chaleur du rayonnement solaire – qu’il soit direct ou indirect – et la transmettent à un fluide caloporteur (qui transporte la chaleur) liquide ou gazeux. 
  • Ce dernier, une fois chaud, va venir chauffer l’eau froide contenue dans un ballon d’eau (ou cumulus), fournissant ainsi de l’eau chaude à votre logement. 
  • Une fois refroidit au contact de l’eau, le fluide caloporteur retourne dans les panneaux solaires thermiques pour y être réchauffé, et ainsi de suite.

Suivant le nombre de panneaux choisis et la contenance du ballon d’eau chaude, un chauffe-eau solaire peut couvrir de 50% à 75% de vos besoins en eau chaude sanitaire (ECS) ! 

De la même façon, l’eau chauffée par les panneaux solaires thermiques peut être dirigée vers votre installation de chauffage (circuit de radiateurs ou plancher chauffant), vous permettant ainsi de réduire votre consommation d’électricité, de gaz ou de fuel. 

 

Combiner énergie solaire thermique et photovoltaïque ? C’est possible !

La technologie en matière de panneaux solaires et photovoltaïques a beaucoup évolué. Grâce aux panneaux hybrides (ou panneaux Pv/T pour Photovoltaïque/Thermique), il est aujourd’hui possible de profiter de l’énergie solaire pour produire son électricité et se chauffer.

La conception des panneaux hybrides est encore différente car ses 2 faces sont utilisées :

  • Des cellules photovoltaïques placées côté soleil produisent de l’électricité,
  • Du côté de la toiture, un panneau solaire thermique capte à la fois la chaleur indirecte du soleil ainsi que celle produite par les cellules photovoltaïques. Cette chaleur sera ensuite utilisée pour produire de l’eau chaude sanitaire.

 

Électricité, eau chaude, chauffage…l’énergie solaire est la source d’énergie renouvelable la plus polyvalente. Conscient de ces nombreux avantages, le gouvernement souhaite développer son exploitation. De nombreuses aides financières nationales mais aussi régionales ainsi que des primes ont donc été mises en place afin d’encourager les particuliers qui veulent recourir à l’énergie solaire pour produire de l’électricité ou de la chaleur. Certaines aides sont cumulables, et si vous produisez plus d’électricité que vous n’en consommez vous, pouvez réinjecter votre surplus sur le réseau et vendre à EDF selon un tarif déterminé par l’Etat ! Alors quand passez-vous au solaire ?