Qu’est-ce que l’énergie solaire et comment est-elle convertie en électricité ?

Selon les découvertes scientifiques, la terre intercepte beaucoup d’énergie solaire, 173 trillions de térawatts pour être précis. C’est littéralement dix mille fois plus d’énergie que n’en utilise la population mondiale entière. Cela confirme le fait que le soleil est la source d’énergie la plus abondante sur le globe et qu’il pourrait un jour être la source d’énergie la plus fiable.

Traditionnellement, les besoins en électricité de la planète ont été satisfaits par des combustibles fossiles comme le pétrole, le gaz naturel et le charbon. Cependant, ces sources d’énergie ont deux principaux impacts négatifs :

Ils jouent un rôle plus important dans le réchauffement de la planète et la pollution par les pluies acides, qui ont un impact négatif sur de nombreux animaux, plantes et humains dans l’environnement.

Peu de pays ont un accès total aux ressources énergétiques à base de combustibles fossiles, ce qui peut entraîner une instabilité politique et économique mondiale.

La meilleure alternative est l’énergie solaire, qui est une ressource renouvelable, ce qui signifie qu’elle ne deviendra jamais indisponible. Elle fournit un approvisionnement illimité et régulier dans le temps. L’énergie solaire est également une source d’énergie verte car elle n’émet pas de polluants pendant le processus de production d’énergie.

Alors, qu’est-ce que l’énergie solaire ?

L’énergie solaire est l’énergie produite par le soleil sous forme de chaleur et de lumière. C’est l’une des sources d’énergie les plus renouvelables et les plus facilement disponibles sur la planète Terre. Le fait qu’elle soit disponible en abondance et gratuitement et qu’elle n’appartienne à personne en fait l’une des plus importantes sources d’énergie non conventionnelles. L’énergie solaire est utilisée par l’homme depuis l’Antiquité en utilisant de simples loupes pour concentrer la lumière du soleil en faisceaux si chauds que le bois s’enflamme.

Principalement, l’énergie solaire peut être utilisée pour la convertir en énergie thermique ou en électricité. L’énergie solaire est une énergie exploitée à partir du soleil. Elle est exploitée de deux manières principales :

1. Par la production d’électricité

Cette technique utilise des dispositifs solaires photovoltaïques (PV) ou des cellules solaires qui convertissent l’énergie du soleil en électricité. Les dispositifs photovoltaïques produisent de l’électricité directement à partir de la lumière du soleil grâce à un processus électronique qui se produit naturellement dans des types de matériaux particuliers appelés semi-conducteurs.

Les électrons contenus dans ces matériaux sont libérés par les rayons solaires et sont stimulés pour se déplacer via un circuit électronique, envoyant de l’énergie au réseau ou alimentant directement des appareils électriques. Cette forme d’énergie peut être utilisée pour alimenter des montres solaires, des calculatrices ou des feux de signalisation. Ils sont souvent utilisés dans des endroits qui ne sont pas reliés au réseau électrique.

2. Capteurs solaires

Un capteur solaire thermique exploite la chaleur en absorbant les rayons du soleil. Cette technique permet d’exploiter l’énergie du soleil pour chauffer de l’eau (panneaux solaires pour eau chaude) à des fins domestiques, comme les chauffe-eau, les bains à remous et les piscines creusées. Les centrales solaires à concentration utilisent des capteurs plus complexes pour produire de l’électricité en chauffant un liquide pour faire tourner une turbine reliée à un générateur. Les capteurs simples sont normalement utilisés dans les bâtiments commerciaux et résidentiels pour le chauffage des locaux.

L’énergie solaire convertie en électricité peut être utilisée instantanément pour alimenter des lampes ou de nombreux autres appareils. Mieux encore, elle peut être stockée dans des batteries pour une utilisation ultérieure. Les cellules solaires génèrent normalement une électricité de type courant continu (CC). Toutefois, elle peut être convertie en courant alternatif (CA) à l’aide d’un dispositif appelé onduleur. L’énergie solaire convertie en énergie thermique pour chauffer l’eau peut être utilisée instantanément ou stockée sous forme d’eau chaude dans des réservoirs pour une utilisation ultérieure.

L’énergie solaire peut être classée en deux grandes catégories : l’énergie solaire active et l’énergie solaire passive, selon la manière dont elle est captée et utilisée. Dans l’énergie solaire active, un équipement spécial est utilisé pour convertir l’énergie solaire en énergie thermique, alors que dans l’énergie solaire passive, l’équipement mécanique n’est pas présent. Le solaire actif comprend l’utilisation d’équipements mécaniques tels que des cellules photovoltaïques, des capteurs solaires thermiques ou des pompes et des ventilateurs pour capter l’énergie solaire.

Les technologies solaires passives convertissent l’énergie solaire en énergie thermique sans utiliser de systèmes mécaniques actifs. Il s’agit principalement d’utiliser les fenêtres, les murs, les arbres, l’emplacement des bâtiments et d’autres techniques simples pour capter ou dévier le soleil afin de l’utiliser. Le chauffage solaire passif est un excellent moyen de conserver l’énergie et d’en maximiser l’utilisation. Un exemple de chauffage solaire passif est ce qui arrive à votre voiture lors d’une chaude journée d’été.

Comment l’énergie solaire est-elle convertie en électricité ?

L’étape initiale pour convertir l’énergie solaire en électricité consiste à installer des cellules photovoltaïques (PV) ou des cellules solaires. Photovoltaïque signifie lumière et électricité. Ces cellules captent l’énergie du soleil et la convertissent en électricité. Ces cellules solaires sont fabriquées dans des matériaux qui présentent un effet photovoltaïque, c’est-à-dire que lorsque les rayons du soleil frappent la cellule photovoltaïque, les photons de la lumière effraient les électrons à l’intérieur de la cellule, ce qui déclenche leur circulation et produit finalement de l’électricité.

Lorsque vous cherchez à acheter des panneaux solaires, il est utile de connaître les options disponibles sur le marché. Voici un aperçu des principales d’entre elles :

• Polycristallin – Il utilise du silicium multicristallin.
• Monocristallin – Il est idéal pour les petits espaces.
• Film mince – Généralement de plus grande taille et beaucoup plus efficace pendant la journée.

La disparité entre le matériau utilisé pour fabriquer le monocristallin et le polycristallin réside dans la constitution du substrat de silicium utilisé pour fabriquer les cellules solaires et, en fin de compte, les panneaux solaires. Comme son nom l’indique, polycristallin implique de nombreux cristaux, tandis que monocristallin implique un seul cristal. Plus la taille des cristaux est grande, plus les cellules solaires sont efficaces, ce qui explique pourquoi les cellules monocristallines sont normalement 10 à 15% plus efficaces que les cristaux polycristallins.

Comment fonctionnent les panneaux solaires ?

Le panneau solaire doit être monté sur une surface ouverte qui n’est pas obstruée par des arbres ou toute autre installation. Un toit est normalement le meilleur choix. Il est ensuite câblé dans le bâtiment par l’intermédiaire de l’onduleur. L’onduleur est un appareil qui convertit le courant alternatif (CA) en courant continu (CC). Donc, dans ce cas, le courant alternatif est l’énergie créée par les panneaux solaires. Cette énergie solaire est convertie en courant alternatif. La raison de la conversion du courant continu en courant alternatif est de permettre à l’énergie d’être utilisée par divers appareils domestiques de la même manière que vous alimentez vos appareils électroniques avec de l’électricité normale.

Considérations à garder à l’esprit avant d’installer des panneaux solaires

Avant d’entreprendre toute démarche pour installer un panneau solaire chez vous, assurez-vous que l’énergie solaire vous convient, à vous et à votre maison. Ensuite, assurez-vous que l’ensoleillement est suffisant dans votre localité. L’adéquation de l’énergie solaire varie considérablement en fonction de l’ensoleillement d’une région. Si votre région ne reçoit pas un ensoleillement suffisant, investir dans des panneaux solaires ne sera pas la meilleure solution.

Après avoir déterminé que votre région reçoit un ensoleillement suffisant, assurez-vous que l’espace d’installation est disponible. Nous avons appris que les panneaux solaires sont essentiellement installés sur les toits des bâtiments. Bien que cela soit louable, ce n’est pas la seule option. Si vous avez un espace libre dans votre jardin, c’est l’endroit idéal pour installer des panneaux au sol. L’option de l’arrière-cour est idéale pour ceux dont les toits sont fortement ombragés ou dont la structure n’est pas essentielle pour les panneaux solaires. Par ailleurs, il est primordial de connaître les lois locales concernant l’installation de panneaux solaires pour éviter d’avoir des problèmes avec les autorités locales. Vous pouvez obtenir ces informations auprès de votre conseiller local en énergie solaire.

Impact environnemental

Bien que l’énergie solaire soit considérée comme l’une des sources d’énergie les plus propres et les plus renouvelables, elle a également un certain impact sur l’environnement. L’énergie solaire utilise des cellules photovoltaïques pour produire de l’énergie solaire. Cependant, la fabrication des cellules photovoltaïques pour produire cette énergie nécessite du silicium et produit certains déchets. Une manipulation inappropriée de ces matériaux peut entraîner une exposition dangereuse pour l’homme et l’environnement. L’installation de centrales solaires peut nécessiter une grande surface de terrain, ce qui peut avoir un impact sur les écosystèmes existants. L’énergie solaire ne pollue pas l’air lorsqu’elle est convertie en électricité par des panneaux solaires. Elle est présente en abondance et ne contribue pas au réchauffement de la planète.

L’avenir de l’énergie solaire

Avant de nous lancer dans une discussion sur l’avenir de l’énergie solaire, nous devons d’abord mettre certains faits en perspective :

Le changement climatique est un phénomène réel et une grande menace pour les humains et les autres formes de vie sur la planète Terre.

Si nous voulons sérieusement réduire le risque que nos enfants subissent les graves effets du changement climatique, nous devons prendre les devants en réduisant le taux d’émissions de gaz à effet de serre de 80 % d’ici à 2050. Étant donné que 60 % des émissions mondiales résultent de l’utilisation de l’énergie, nous avons le devoir de lancer dès aujourd’hui des technologies à faible émission de carbone à grande échelle.

L’énergie solaire est de loin la plus grande ressource énergétique

Qu’elles soient renouvelables ou non, les autres sources d’énergie, hormis la géothermie, le nucléaire et les marées, proviennent de la lumière du soleil. Les combustibles fossiles ne sont que de l’énergie solaire incorporée au fil des décennies (en utilisant des restes d’animaux et de végétaux) sous forme de batteries. Les énergies houlomotrice et éolienne doivent leur origine à l’énergie solaire. Parmi les sources d’énergie à faible émission de carbone, seuls l’éolien, le solaire et peut-être le nucléaire peuvent atteindre le niveau de déploiement de térawatts (TW) nécessaire pour satisfaire la demande énergétique en constante augmentation.

Les technologies solaires photovoltaïques sont en pleine expansion.

La technologie photovoltaïque se développe plus rapidement que toute autre technologie énergétique. La capacité de tous les dispositifs photovoltaïques installés a doublé tous les deux ans depuis 2000, pour atteindre 200 gigawatts-crête (GWc) en 2014. Cette croissance exponentielle ne montre aucun signe de ralentissement. Si la croissance rapide des technologies photovoltaïques se poursuit à des rythmes aussi extraordinaires, l’énergie solaire, sans l’ombre d’un doute, satisferait la totalité de la demande mondiale en électricité au cours de la prochaine décennie.

Cela dit, l’avenir de l’énergie solaire n’est rien d’autre que brillant si l’on considère que de grandes économies comme les États-Unis et la Chine engagent des milliards de dollars dans le développement et l’installation de technologies solaires. En outre, le fait que l’énergie solaire soit une ressource renouvelable la rend attrayante pour la plupart des gouvernements qui réduisent leur dépendance à l’égard des combustibles fossiles.