Le soleil est une source d’énergie renouvelable que l’homme exploite de différentes manières depuis longtemps. C’est cependant à la fin du 20ème et au début du 21ème siècle que le développement de l’énergie solaire s’accélère. La nécessité de se tourner vers des sources d’énergie peu polluantes et moins dépendantes des énergies fossiles favorise cet essor. Quelle est la véritable origine de l’énergie solaire ? Comment se sont traduites son histoire et son évolution ?
La découverte de l’exploitation de l’énergie solaire est encore toute récente. Sa place dans la vie quotidienne des gens commence toutefois à avoir de l’ampleur.
Voici ce qu’il faut retenir sur l’énergie solaire.
L’énergie solaire est une énergie produite par le soleil. Elle est véhiculée sous forme de rayons ultraviolets, de rayon infrarouge, de rayons gamma et de lumière visible. Toutefois, une partie seulement du rayonnement solaire arrive à la surface terrestre.
On utilise aussi l’expression « énergie solaire » pour parler de la chaleur ou de l’électricité produite à partir des rayonnements solaires. L’énergie solaire est une ressource renouvelable, inépuisable et gratuite à l’échelle humaine. Son exploitation n’émet aucun gaz à effet de serre ni polluant.
Il existe trois formes d’énergie solaire.
Cette forme d’énergie solaire consiste à transformer les rayons du soleil en électricité, grâce à l’effet photovoltaïque ou effet photoélectrique. Dans ce processus, c’est la lumière visible qui est convertie en énergie électrique appelée énergie photovoltaïque.
Pour produire de l’électricité solaire, il faut installer des panneaux photovoltaïques constitués de cellules solaires. Ces panneaux ont une surface assez large pour mieux capter les rayons du soleil.
Les cellules solaires captent les photons de la lumière visible du rayonnement solaire. Ces derniers entrent en interaction avec les électrons du matériau semi-conducteur des cellules, c’est-à-dire la plaquette de silicium cristallin.
Cette interaction crée un courant continu au niveau des bornes des sorties de chaque cellule solaire. Ce courant continu est d’abord converti en courant alternatif par un onduleur solaire avant d’alimenter le circuit électrique du foyer.
L’énergie solaire thermique permet de produire de la chaleur à l’aide d’un panneau solaire thermique ou capteur thermique. Les calories véhiculées par le rayonnement solaire sont captées par le panneau et transférées à un liquide caloporteur (transporteur de chaleur). Ce liquide va lui-même transférer sa chaleur à l’eau d’un ballon de stockage pour produire de l’eau chaude sanitaire.
Parfois, de l’eau circule directement dans le circuit de l’échangeur thermique du panneau. Dans ce cas, ce dernier sert à alimenter un circuit de chauffage qui peut être un plancher chauffant ou des radiateurs à eau. On parle alors de panneau solaire thermique à eau.
Si de l’air circule dans le circuit de l’échangeur, l’air chaud sert à chauffer directement le logement. On parle ainsi de capteur thermique à air.
Cette forme d’énergie solaire est principalement exploitée dans les centrales solaires à concentration. Elle permet de produire de la chaleur en concentrant celle-ci à l’aide de miroirs.
La chaleur captée est concentrée, ce qui permet de la porter à très haute température. Elle sert ensuite à chauffer de l’eau et produire de la vapeur d’eau qui va faire tourner une turbine. Celle-ci entraîne un alternateur qui à son tour produit de l’électricité.
L’homme a exploité l’énergie solaire bien avant les panneaux photovoltaïques. C’est sous sa forme thermique que l’énergie solaire a commencé à être utilisée dès l’Antiquité.
L’histoire de l’énergie solaire thermique remonte à l’Antiquité. Archimède aurait concentré les rayons du soleil à l’aide de lentilles pour incendier les navires romains. Par ailleurs, Antoine Lavoisier expérimente un four solaire au 18ème siècle pour faire fondre des métaux en utilisant des miroirs ardents.
Cependant, le développement de l’énergie solaire thermique sera surtout initié par l’innovation du physicien genevois Horace-Benedict de Saussure. Il est considéré comme l’inventeur du capteur thermique, plus connu sous l’appellation panneau solaire thermique. Son concept consiste à placer un absorbeur thermique à l’intérieur d’un caisson hermétique, puis à coller une vitre contre cet échangeur.
L’énergie photovoltaïque a été découverte dès 1839 par le physicien français Edmond Becquerel. Durant son expérience, il plonge des électrodes en chlorure d’argent ou en cuivre dans un électrolyte. Le tout forme une cellule électrochimique. Becquerel constate que lorsque celle-ci est exposée à la lumière, cela génère un faible courant électrique au niveau des bornes.
Plus tard, la première cellule photovoltaïque est mise au point par Calvin Fuller et Gerald Pearson, des scientifiques des laboratoires américains Bell. Leurs travaux ont permis de produire des cellules solaires qui équipent le premier satellite américain, le Vanguard 1. Celui-ci bénéficie ainsi d’une autonomie électrique de plusieurs semaines, ce qui est un exploit à l’époque.
Pendant quelques décennies, l’énergie solaire photovoltaïque et les cellules photovoltaïques sont réservées au domaine spatial. Cela est dû au coût de production encore très élevé du silicium et des panneaux. La technologie photovoltaïque s’est ensuite développée progressivement, en s’élargissant à d’autres domaines.
Les applications terrestres de l’énergie solaire photovoltaïque commencent à se développer lorsque des pays comme le Japon ont créé des centrales solaires pour alimenter des localités entières en électricité verte.
Un ingénieur suisse du nom de Markus Real a eu l’idée ingénieuse de faire de chaque foyer un producteur d’énergie solaire photovoltaïque. Pour cela, il préconise d’installer des panneaux sur les toits des maisons.
La première expérience grandeur nature est réalisée à Zurich et se révèle être un succès. Elle inspire plusieurs autres pays européens. C’est le début de l‘exploitation de l’énergie solaire photovoltaïque à grande échelle au niveau des particuliers.
Face à la réalité du changement climatique et la hausse constante des prix de l’énergie, l’énergie solaire photovoltaïque se développe à grande vitesse. Des efforts importants sont alors mis dans la recherche de nouveaux matériaux plus performants. L’objectif est d’obtenir un meilleur rendement, tout en réduisant les coûts de production afin de rendre les panneaux plus abordables.
Aujourd’hui, les panneaux photovoltaïques monocristallins sont les plus répandus, aussi bien chez les particuliers que les professionnels. Ils offrent le meilleur rapport qualité/performance/prix, tout en étant plus durables.
Par ailleurs, de nouveaux matériaux sont en cours d’expérimentation, comme la pérovskite, un matériau connu pour son rendement supérieur. Cependant, la production de ce matériau nécessite l’usage de certaines substances nocives, limitant encore son utilisation.
D’autres nouvelles technologies voient le jour, comme les cellules placées sous des lentilles en nid d’abeille. Ce type de panneau photovoltaïque permet un rendement potentiel pouvant atteindre 37%.
Bon à savoir :
Le rendement photovoltaïque est le rapport entre la quantité d’électricité produite par le panneau et la quantité d’énergie solaire reçue à sa surface. Plus ce rendement est élevé, plus le panneau est efficace et performant. Le rendement est exprimé en pourcentage de la quantité d’énergie captée.
Réglementation des panneaux solaires : découvrez les formalités à suivre
Les panneaux solaires sont des équipements d’énergie renouvelable qui apportent des bénéfices à la fois écologiques et économiques. Mais avant d’installer des panneaux solaires photovoltaïques ou thermiques, il existe quelques formalités à respecter. Quelle est la...
Panneau solaire souple : ce que vous devez savoir
Le panneau solaire souple fait partie des différents équipements d’énergie renouvelable. Comme ses équivalents rigides, il convertit la lumière du soleil en énergie électrique grâce à l’effet photovoltaïque. Il peut s’installer sur tous types de surfaces et convient...
