L'énergie solaire en quelques mots

Le soleil, bien que distant de plus de 150 millions de kilomètres de nous, demeure notre plus grande source d'énergie même si elle est intermittente avec l'alternance jour / nuit.

L'énergie solaire, peut être convertie en luminosité dans l'habitat mais aussi en chaleur ou en électricité.
A ce titre, l'énergie solaire permet de s'orienter vers l'autonomie énergétique à l'échelle de l'habitat voire du quartier.

 

L'architecture solaire passive

Afin de profiter "passivement" de la chaleur et de la lumière du soleil, il faut aménager les bâtiments en fonction des apports solaires. Le principe du chauffage solaire passif est assuré par des ouvertures vitrées adéquates orientées vers le soleil et une isolation convenable pour éviter les risques de déperditions calorifiques. Il faut aussi stocker la chaleur afin de continuer à chauffer le bâtiment lorsque le soleil ne brille plus et la rediriger vers les zones qui n'en bénéficient pas grâce à la thermo circulation (mouvement naturel de l'air chaud qui monte) ou des ventilateurs.
En milieu tempéré, il faut s'assurer que le logement est bien exposé plein sud. De plus, les vitrages doivent être conçus pour capter au maximum le soleil l'hiver, sans surchauffer la maison l'été. D'ou l'obligation de mettre des avancées de toit ou pare-soleil. La chaleur est stockée dans les murs.

Domaines d'applications :
chauffage dans l'habitat collectif et individuel, dans les écoles, les résidences pour personnes âgées, bâtiments administratifs, bureaux...

Chauffage et eau chaude solaires (soleil -; chaleur)

La production d'eau chaude sanitaire ou pour le chauffage des locaux ne nécessitent que des températures avoisinant les 50 à 60°C et peuvent même être de 25°C dans le cas de planchers chauffants.
les capteurs solaires : cette chaleur a basse température peut être obtenue à partir du soleil en captant son rayonnement sur des surfaces planes.
Dans ces capteurs plans circule soit de l'air, soit directement l'eau à réchauffer ou un liquide "caloporteur" qui transfera sa chaleur à l'eau par un échangeur.
Le fluide caloporteur est dirigé vers un ballon soit par une pompe ou l'effet de thermosiphon (tout fluide chauffé monte) où il cède sa chaleur : le ballon peut-être placé au-dessus du capteur.

Domaines d'applications :
mise hors gel de salles de sport, séchage de produits agricoles (fourrage), planchers chauffants, eau chaude sanitaire, piscines publiques...

Les capteurs solaires de toit fournissent de l’eau chaude à près de 40 millions de foyers dans le monde, la plupart d’entre eux en Chine(REN21, 11/2005).
Fin 2003, 1 000 m² de toits étaient équipés de panneaux thermiques dans une cité du XIVè arrondissement de Paris. L'eau de la ville arrive à 12°C environ et est portée à 30-40°C grâce au circuit alimenté à l'énergie solaire. Enfin, le chauffage au gaz permet d'atteindre les 55°C maximum. Ce système complémentaire permet d'économiser environ 30% sur chaque m3 d'eau chaude.

Evolution du solaire thermique en France :

 

Solaire thermique	2002	2003	2004	2005*	Evolution 2004/2005*	Evolution 2002/2005
Quantité de CESI installés/an	3 700	5 400	8 150	14 000	+72%	+278%
Quantité de SSC installés/an	420	400	600	1 800	+200%	+328%
ECS collective (m²/an)	4 000	8 000	8 850	15 000	+69%	+275%
Marché total (m²/an)	27 320	38 840	50 340	106 400	+92%	+290%

Les centrales électriques thermiques solaires (soleil - chaleur - electricité)

L'électricité solaire photovoltaïque (soleil->électricité)

L'effet photovoltaïque, découvert par le physicien Becquerel en 1839 permet la conversion directe du rayonnement solaire en électricité lorsque les photons (particules de lumière) parviennent à mettre en mouvement les atomes de certains matériaux. C'est seulement en 1954 que cette découverte fut appliquée.
Toutefois, le rendement énergétique n'est que de 5 à 20% (frôle les 80% en laboratoire), le reste se dissipant sous forme de chaleur. De plus, ce rendement diminue lorsque les panneaux voient leur température monter. D'où l'idée de récupérer cette chaleur pour optimiser le rendement électrique et obtenir une source de chauffage.
Une cellule solaire fait appel à des matériaux semi-conducteurs utilisés en électronique : le silicium très présent dans la nature est le plus utilisé.
Les installations photovoltaïques se présentent sous la forme d'un panneau rectangulaire un "module photovoltaïque" aux voltages et puissance désirés.
En 1994, 80% des modules photovoltaïques avaient une puissance de l'ordre de 50 watts crête (puissance délivrée par le module dans des conditions de référence : éclairement solaire 1000 w/m², t° de 25°C).

Depuis mars 2002 en France, le prix d'achat de l'électricité solaire photovoltaïque (par une compagnie d'électricité) est de 0,30 euro/kWh + 0,25 euro/kWh si le système est intégré dans le bâtiment. A titre de comparaison, il est de 0,60 euro/kWh en Allemagne.

Domaines d'application :

• 5% de petits appareils : montres, calculettes, gadgets alimentés par des cellules de faible puissance
• 80% de générateurs autonomes pour l'alimentation d'habitations isolées, des zones rurales des pays en voie de développement, de relais de télécommunication, de systèmes professionnels variés (balises en mer, mesures météo, parcmètres...). Depuis peu, il existe aussi des tuiles solaires qui s'intégre mieux dans le paysage urbain
• Notons enfin que si les 10 000 km² de toitures existantes étaient couvertes de panneaux solaires, la production d'électricité serait de 1 000 TWh par an soit près du double de la consommation intérieure brute actuelle (516,4 TWh en 2004).

Etat du photovoltaïque dans le monde

En 2005, le monde a produit 4,373 Twh d'électricité issue de l'énergie éolienne, ce qui représente 0,1% de l'électricité produite issue d'énergie renouvelable selon l'inventaire annuel de la filière électricité "verte" dans le monde dressé par EDF et Observ'ER.

Etat du photovoltaïque en Europe