Énergie solaire : exploiter la puissance du soleil

Une brève histoire de l’énergie solaire

L'histoire de l’énergie solaire commence en 1767, avec le scientifique suisse Horace-Bénédict de Saussure qui construit le premier capteur solaire. Il s’agissait alors d’une simple boîte qui captait la chaleur du soleil. Ce n’était pas sensationnel, mais une idée en a germé. En 1839, le physicien français Alexandre-Edmond Becquerel fait une découverte révolutionnaire. Il constate que lorsque la lumière brille sur certains matériaux, elle peut produire de l’électricité. C’est ainsi qu’ont été jetées les bases de l’énergie solaire photovoltaïque que nous utilisons aujourd’hui.

La véritable percée a toutefois lieu en 1954, lorsque les laboratoires Bell dévoilent la première cellule solaire pratique, une cellule en silicium dont le rendement était d’environ 6 %. Il ne s’agit pas seulement d’une avancée scientifique majeure, mais également de la naissance du panneau solaire. Avec l’accélération de la course à l’espace dans les années 1950 et 1960, la technologie solaire occupe le devant de la scène, se révélant être la source d’énergie idéale pour les satellites. Le coup d’envoi d’une nouvelle ère en matière d’énergies renouvelables est alors donné, et ces dernières vont s’étendre bien au-delà de l’espace.

Mais c’est la crise énergétique des années 1970 qui a ramené l’énergie solaire sur Terre, poussant à une innovation rapide. L’efficacité s’est améliorée, les prix ont baissé et le monde a commencé à réaliser que l’énergie solaire n’était pas seulement une option, mais une nécessité.

Qu’est-ce que l’énergie solaire ?

Inépuisable à l’échelle humaine, notre soleil fournit à la Terre un flux d’énergie continu. Le défi consiste à capter une infime partie de cette énergie pour éclairer nos villes, alimenter nos foyers et faire fonctionner nos industries. La technologie moderne nous a donné deux moyens incroyables d’exploiter cette ressource renouvelable :

• L’énergie solaire passive : il s’agit d’un thermostat naturel. En plaçant les bâtiments de manière stratégique afin qu’ils absorbent la lumière du soleil, vous pouvez créer des maisons confortables et économes en énergie. Les murs agissant comme des batteries géantes, ils emmagasinent la chaleur du soleil pendant la journée et la restituent la nuit.
• L’énergie solaire active : c’est ce qui nous vient à l’esprit lorsque nous pensons à l’énergie solaire : des panneaux solaires ou des chauffe-eau solaires qui transforment l’énergie du soleil en électricité et en chaleur. Les panneaux brillants font le gros du travail, convertissant les rayons en énergie renouvelable qui peut vous aider pour tout, de votre café du matin à votre douche du soir.

En combinant ces deux approches, les systèmes d’énergie solaire modernes peuvent exploiter et utiliser efficacement l’énergie solaire, ouvrant ainsi la voie à un avenir où nos besoins en énergie s’harmoniseront parfaitement avec la nature.

Comment fonctionne l’énergie solaire ?

Bien que la plupart des formes d’énergie puissent en fin de compte être reliées au soleil, le terme « énergie solaire » fait généralement référence à des techniques qui captent la lumière du soleil et la convertissent directement en une forme d’énergie utilisable. Les systèmes d’énergie solaire font principalement appel à trois technologies qui exploitent l’énergie du soleil, localement et dans des fermes solaires à grande échelle.

• Énergie solaire thermique (pour le chauffage) : imaginez que vous puissiez chauffer votre maison uniquement grâce à la lumière du soleil. Les capteurs solaires thermiques absorbent les rayons du soleil (rayonnement solaire) et les transfèrent à un fluide (air, eau ou antigel) qui transporte cette chaleur là où elle est nécessaire, garantissant ainsi que votre espace reste confortable et économe en énergie.
• Énergie solaire concentrée (pour l’électricité) : des « miroirs » géants concentrent le rayonnement solaire pour chauffer un fluide de transfert, comme du sel fondu ou de l’huile, à une température très élevée. Cette chaleur crée de la vapeur qui fait tourner une turbine, générant ainsi de l’électricité propre. C’est comme utiliser les rayons du soleil pour alimenter une centrale électrique.
• Panneaux solaires photovoltaïques (pour l’électricité) : les panneaux solaires convertissent instantanément la lumière du soleil en électricité. Lorsque la lumière touche les cellules photovoltaïques à base de silicium, elle excite les électrons, créant ainsi un courant continu (CC). Un onduleur convertit ensuite le courant continu en courant alternatif (CA). Les panneaux solaires sont composés de plusieurs cellules, et les panneaux combinés entre eux forment un champ solaire.

L’énergie solaire en action

L’énergie solaire apparaît comme une solution puissante et polyvalente pour répondre à nos besoins énergétiques. Au fur et à mesure que la technologie progresse, ses applications s’intègrent de plus en plus dans notre vie quotidienne. Explorons quelques-unes des manières passionnantes dont l’énergie solaire est déjà utilisée aujourd’hui :

• Résidentiel : grâce à la technologie des panneaux solaires, les propriétaires utilisent une énergie renouvelable pour leur quotidien, transformant les toitures et les cours en centres énergétiques respectueux de l’environnement. Mieux encore, ils réduisent leurs factures d’énergie.
• Commercial et industriel : les entreprises sautent également dans le train de l’énergie solaire. Les panneaux solaires leur permettent de réduire leurs coûts d’exploitation tout en atteignant leurs objectifs en matière de développement durable, en transformant des toitures autrefois ordinaires en actifs énergétiques.
• Centrales solaires : les pays du monde entier investissent massivement dans des fermes solaires à grande échelle, réduisant ainsi leur dépendance à l’égard des combustibles fossiles. Ces installations produisent une quantité importante d’électricité à partir de la lumière du soleil, réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre et créant des emplois.
• Infrastructures publiques : imaginez que vous marchiez sur un trottoir alimenté par l’énergie solaire ou que vous rouliez sur des routes solaires qui produisent de l’électricité lorsque vous conduisez. À mesure que ces technologies gagnent du terrain, elles peuvent transformer nos déplacements quotidiens en sources dynamiques d’énergies renouvelables.
• Agriculture : l’énergie solaire révolutionne l’agriculture, transformant la manière dont les exploitants agricoles irriguent les cultures, sèchent les produits et gèrent le bétail dans les zones reculées. Il ne s’agit pas seulement de nourrir le monde, mais aussi de le faire de manière durable et responsable.
• Appareils portables : dites adieu aux batteries déchargées et bonjour à la recharge écologique. Grâce aux cellules photovoltaïques intégrées dans tous les objets, des calculatrices aux sacs à dos, vous pouvez exploiter l’énergie solaire où que vous soyez.
• Espace : n’oublions pas l’ultime frontière. Les satellites et les stations spatiales dépendent fortement de l’énergie solaire. La station spatiale internationale utilise des panneaux solaires pour capter la lumière du soleil et fournir une alimentation électrique continue à ses systèmes et équipements pendant qu’elle est en orbite autour de la Terre.

Avantages et difficultés

Des applications passionnantes nous attendent, c’est certain. Mais avant de nous engager pleinement dans cette transition, il est important d’examiner les avantages et les inconvénients de l’énergie solaire. Il ne fait aucun doute que l’énergie solaire change la donne en matière d’environnement. Elle réduit considérablement les émissions de carbone, contribuant ainsi à assainir l’air et à rendre la planète plus saine. Elle constitue également un facteur d’opportunités, qui promet la création d’emplois, une plus grande stabilité des prix et la perspective séduisante d’une indépendance énergétique à long terme.

Mais restons réalistes : malgré son potentiel rayonnant, l’énergie solaire n’est pas sans générer des défis. L’énergie solaire n’est pas constante : elle varie en fonction du lieu, de l’heure de la journée, de la saison et de la météo. Ces fluctuations occupent les planificateurs en énergie, qui sont constamment à la recherche de solutions innovantes pour maintenir la lumière allumée lorsque les nuages s’amoncellent.

Il ne faut pas non plus négliger le nerf de la guerre : le coût. Bien que les prix aient considérablement diminué au cours de la dernière décennie, l’investissement initial reste un obstacle pour de nombreuses personnes. Paradoxalement, si les panneaux solaires annoncent un avenir plus propre, ils ont un côté plus sombre : leur production fait appel à des matériaux toxiques et à des processus à forte consommation d’énergie. À mesure que les premières installations solaires approchent de la fin de leur durée de vie, la nécessité d’un recyclage adéquat devient de plus en plus cruciale.

Le pouvoir des normes

En résumé, si le potentiel de l’énergie solaire est éblouissant, les défis qu’elle crée nécessitent un cadre solide pour garantir la fiabilité et la sécurité. Les Normes internationales sont les héros méconnus de l’industrie solaire. Dans le paysage dynamique de l’énergie solaire, ces normes guident la voie pour garantir que les systèmes d’énergie solaire ne sont pas seulement de haute qualité, mais aussi sûrs, efficaces et fiables.

Prenons la série ISO 9459. Grâce à elle, vous pouvez faire confiance à votre chauffe-eau solaire pour profiter d’une douche chaude, qu’il pleuve ou qu’il vente. Mais ce n’est pas tout. La série ISO 22975 permet aux capteurs solaires d’atteindre de nouveaux sommets, en garantissant qu’ils conservent des performances de pointe et une efficacité optimale au fil du temps, même dans les conditions les plus difficiles. Ces normes ne se contentent pas de garantir la qualité ; elles sont des catalyseurs d’innovation, qui incitent l’industrie à innover et à transformer le potentiel du soleil en une puissante force de changement.

• ISO 9459-4:2013Chauffage solaire — Systèmes de chauffage de l'eau sanitaire — Partie 4: Caractérisation de la performance …
• ISO 9806:2017Énergie solaire — Capteurs thermiques solaires — Méthodes d'essai
• ISO 22975-5:2019Énergie solaire — Composants et matériaux du collecteur — Partie 5: Durabilité et performance des matériaux …

Quelle est la prochaine étape pour l’énergie solaire ?

L’avenir de l’énergie solaire est exceptionnellement prometteur. Les projections suggèrent que d’ici la fin de la décennie, nous pourrions fabriquer chaque année des panneaux solaires représentant une puissance de plus de 1 200 gigawatts*. Cette perspective optimiste s’appuie sur plusieurs tendances intéressantes :

• Percées technologiques : des innovations telles que les cellules solaires multi-jonctions et en pérovskite bouleversent le paysage de l’énergie solaire, et il est facile de comprendre pourquoi. Alors que les cellules multi-jonctions captent plus de lumière par unité de surface, ce qui permet de produire plus d’énergie, les cellules en pérovskite surpassent les options traditionnelles en termes d’absorption d’énergie. Préparez-vous à un avenir où un mélange dynamique de technologies solaires photovoltaïques et thermiques ouvrira la voie à des centrales solaires plus efficaces et plus polyvalentes.
• Stockage de l’énergie : la course est lancée pour faire progresser les solutions de stockage de l’énergie, avec des technologies de batteries innovantes qui répondent aux défis de l’énergie solaire intermittente. Parallèlement, l’intégration des réseaux intelligents transforme la manière dont nous gérons et coordonnons les sources d’énergies renouvelables variables, garantissant un flux d’énergie régulier lorsque nous en avons le plus besoin.
• Photovoltaïque intégré : l’énergie solaire est en passe de devenir un élément standard de notre monde, apparaissant sur tout, des toitures aux lampadaires, en passant par les vêtements alimentés par l’énergie solaire. Les centrales solaires flottantes installées sur les lacs et les réservoirs s’attaquent de manière créative à la pénurie de terres, tandis que les panneaux solaires intégrés aux véhicules électriques augmentent leur autonomie et réduisent les besoins de recharge.
• Technologie solaire imprimable : préparez-vous à une grande nouveauté ! Cette technologie innovante permet de produire des cellules solaires à l’aide de matériaux souples et de méthodes de fabrication proches de l’impression traditionnelle. Le bénéfice ? Des solutions solaires légères et rentables qui peuvent être appliquées sur différentes surfaces, rendant l’énergie solaire plus accessible que jamais.

* Source: Agence internationale de l’énergie (AIE)

Un avenir plus radieux

Bien qu’elle ne soit pas une solution miracle, l’énergie solaire représente une occasion en or de remodeler notre monde. Des toitures inondées de soleil aux fermes solaires tentaculaires, cette technologie ne change pas seulement la manière dont nous produisons de l’électricité ou de la chaleur, elle redéfinit toute notre relation à l’énergie. Mais cette révolution solaire va bien au-delà des panneaux solaires et des centrales électriques. Il s’agit d’une démocratie énergétique qui permet aux individus et aux communautés de produire leur propre électricité verte. Il s’agit de la résilience, de la création d’un réseau décentralisé capable de résister aux tempêtes et aux pannes de courant. Mais surtout, il s’agit d’un message d’espoir, qui éclaire la voie à suivre dans notre lutte contre le changement climatique.