Energie solaire, photovoltaïque, thermique : explication de texte
L’énergie renouvelable s’avère être le grand sujet de la décennie et plus que jamais ces dernières années avec le constat flagrant du réchauffement climatique. Réduire le bilan carbone de la planète est un enjeu de taille mais indispensable pour préserver un environnement menacé de catastrophes climatiques. La production d’énergie renouvelable qui a longtemps fait figure « d’anecdotique » est aujourd’hui considérée comme essentielle. Les politiques environnementales tant nationales qu’européennes, incitent à la production d’énergie verte et les mesures d’accompagnement ne cessent de s’amplifier. L’énergie verte est produite grâce à différents éléments naturels : le vent, le soleil, la biomasse (issue de la matière organique), l’hydraulique, la géothermie (chaleur de la terre) et l’énergie marine produite par les courants et marées.
Nous nous attarderons dans les lignes qui suivent, sur l’énergie solaire, la plus puissante en termes de capacité de production. Mais qu’est-ce que l’énergie solaire ? Quelle est la différence avec l’énergie photovoltaïque ? Comment fonctionne un panneau photovoltaïque ?
Un vaste sujet abordé très largement dans les médias en abondance. Il était important d’en clarifier la terminologie.
1- Qu’est-ce que l’énergie solaire ?
L’énergie solaire est une source d’énergie inépuisable qui dépend du soleil. C’est la fraction de l’énergie électromagnétique qui provient du soleil, qui traverse l’atmosphère (qui en absorbe une partie) et qui parvient à la surface de la terre. Cette énergie permet notamment de fabriquer de l’électricité à partir de panneaux photovoltaïques ou des centrales solaires thermiques et ce grâce à la lumière du soleil captée par des panneaux solaires. Lumière et chaleur sont les deux formes que prend l’énergie du soleil et qui nous sont transmises. Le soleil, bien que distant de plus de 150 millions de kilomètres, nous permet de bénéficier d’une énergie gratuite, inépuisable et disponible partout dans le monde ! Une richesse qu’il s’agit de savoir exploiter et qui demande des technologies de pointe aujourd’hui très bien maitrisées.
L’énergie solaire est donc essentiellement utilisée pour deux usages : la production d’électricité (solaire photovoltaïque ou solaire thermodynamique) ou bien encore la production de chaleur (solaire thermique).
En fait, le photovoltaïque, communément appelé PV, transforme le rayonnement solaire en électricité grâce à des cellules photovoltaïques intégrées à des panneaux qui peuvent être installés sur des bâtiments, des maisons, mais qui peuvent également être posés sur le sol.
L’énergie solaire thermodynamique produit de l’électricité via une captation de chaleur. L’électricité ainsi produite peut être utilisée sur place ou bien réinjectée dans le réseau de distribution électrique via un opérateur.
Enfin, l’énergie solaire thermique collecte de la chaleur qui peut être utilisée tant pour le chauffage domestique que pour la production d’eau chaude notamment pour les sanitaires.
2- Focus sur l’énergie photovoltaïque
L’énergie photovoltaïque et son exploitation semble être un sujet très récent et pourtant, il est important de savoir que l’effet photovoltaïque a été découvert en 1839 par Antoine Becquerel, grand-père d’Henri Becquerel qui découvrit en 1896 la radioactivité ! C’est après 1913 que remontent les premières cellules photovoltaïques mais ce n’est en fait qu’en 1916 que Robert Millikan parvient à produire un courant continu et donc exploitable. Le premier véritable panneau photovoltaïque a été développé en 1954 mais son rendement n’est alors que de 6%. En près de 70 ans, la recherche en la matière a fait progresser le rendement qui peut aller jusqu’à 20%.
L’énergie photovoltaïque est récupérée et transformée directement en électricité à partir de la lumière du soleil et ce grâce à la technologie des panneaux photovoltaïques. Plus techniquement, elle résulte de la conversion directe, dans un semi-conducteur (composé entre autre de silicium), d’un photon en électron.
Le photovoltaïque est très prisé car sa technologie ne demande pas de maintenance du système, elle répond aux besoins des sites isolés dont le raccordement au réseau électrique est trop onéreux et ne produit pas de gaz à effet de serre en phase d’exploitation.
On parle d’énergie solaire photovoltaïque ou bien d’énergie photovoltaïque, les deux s’emploient afin de désigner la même chose.
3- Quid d’un panneau photovoltaïque
Le principe du photovoltaïque repose sur la présence de cellules qui transforment le rayonnement solaire en courant électrique continu. Il s’avère que ces cellules sont couplées entre elles afin de former un module, lui-même relié à différents composants électriques (onduleur, boitier de raccordement, etc…). L’ensemble de ces éléments constitue un système photovoltaïque à la durée de vie d’environ 25 ans.
Un panneau photovoltaïque est un module généralement bleu ou noir fabriqué à partir de silicium et de verre. Les cellules photovoltaïques qui le composent produisent de l’électricité lorsqu’elles sont exposées au soleil.
Quand on parle de panneaux photovoltaïques, en définitive, on fait référence à tous les modules qui permettent d’utiliser l’énergie photovoltaïques pour répondre aux besoins des populations.
Le photovoltaïque est en fait un type, une catégorie de panneaux solaires !
On distingue plusieurs types de panneaux solaires, les plus courants sont :
- Les panneaux photovoltaïques qui génèrent de l’électricité. Les modèles les plus populaires étant les panneaux monocristallins et polycristallins. Leur technologie ne cesse d’évoluer, nous en sommes à la 3ème voir 4ème génération de panneaux photovoltaïques.
- Les panneaux thermiques qui récupèrent la chaleur provenant du soleil afin de produire de l’eau chaude notamment sanitaire.
- Les panneaux hybrides hydrauliques qui combinent les deux technologies précédemment citées.
- Les panneaux aérovoltaïques qui produisent de l’électricité et soufflent l’air chaud qui se trouve sur le module, à l’intérieur d’un logement.
En résumé, un panneau photovoltaïque comporte des cellules « capteurs » de rayons du soleil dites « photovoltaïques ». L’énergie puisée à partir des rayons du soleil sera par la suite transformée en courant électrique. L’électricité ainsi produite est prête à l’emploi, mais peut également être stockée dans des batteries.
Les panneaux solaires photovoltaïques représentent une véritable solution écologique pour la production d’électricité. Ils n’émettent pas de gaz à effet de serre et les matériaux utilisés sont recyclables. De plus, la structuration du marché et l’optimisation de la conception et de la fabrication des systèmes, ont permis de diminuer de 20 à 25% les coûts de ces matériaux ces 5 dernières années, ce qui est prometteur pour l’avenir et le coût final de consommation pour la population.
Il était important de revenir sur quelques définitions liées au solaire dans un contexte où il est bon de comprendre son environnement et les enjeux qui y sont liés. Quand on parle de solaire, on évoque en fait un groupement de technologies dont le but est de mettre à profit l’énergie renouvelable. L’énergie photovoltaïque est donc une catégorie de techniques mises en oeuvre pour transformer les rayons du soleil en électricité. Son développement est important en France mais également à travers le monde. Les panneaux photovoltaïques et leur implantation dans des zones très ensoleillées sont des réponses durables et environnementales aux besoins énergétiques mondiaux.
Sources : www.ecologie.gouv ; www.europe-energie.com
