Solaire

Qu’est-ce que l’énergie solaire et comment fonctionne-t-elle ?

Imaginez un endroit où tout, des voitures aux maisons en passant par les industries, est alimenté par l’énergie solaire. Où l’air est pur. L’énergie ne coûte rien. Les pénuries d’électricité sont de l’histoire ancienne. L’homme est enfin en paix avec l’environnement. Face à l’escalade dangereuse des niveaux de pollution, à l’épuisement des ressources naturelles et aux prix des carburants hors de contrôle, le monde se tourne vers le ciel pour trouver la solution.

La réponse réside dans l’exploitation de l’énergie illimitée, propre et écologique du soleil. Le soleil est la clé de l’existence de la vie sur terre. Il est là depuis des milliards d’années et envoie continuellement son énergie solaire dans notre direction. Le soleil continue de réchauffer notre planète et nous devons trouver des moyens plus efficaces d’exploiter son énergie à son plein potentiel.

Le soleil est absolument exaltant quand on y pense. La lumière provenant du soleil parcourt des millions de kilomètres à travers l’espace et l’atmosphère pour nous atteindre. Elle fournit la chaleur, la lumière visuelle et l’énergie nécessaire à la vie végétale sur terre. Imaginez que cette vaste ressource puisse être exploitée et utilisée de manière utile. C’est exactement ce que vise à faire l’énergie solaire.

L’énergie solaire est obtenue en exploitant l’énergie du soleil et en la convertissant en électricité à l’aide de technologies solaires telles que les panneaux solaires ou l’énergie concentrée. L’énergie solaire est la forme d’énergie la plus renouvelable qui existe aujourd’hui. L’énergie solaire est classée comme source d’énergie renouvelable car elle est éternelle à l’échelle de l’humanité. Elle ne produit pas d’émissions nocives et, surtout, elle est absolument gratuite. Au contraire, les combustibles fossiles comme le pétrole, le gaz et le charbon sont des ressources énergétiques non renouvelables, car leur disponibilité est limitée. En d’autres termes, nous serons un jour à court de combustibles fossiles.

Comment fonctionne l’énergie solaire ?

Les rayons du soleil contiennent de grandes quantités d’énergie. Naturellement, lorsque les rayons du soleil frappent un objet, l’énergie est immédiatement convertie en chaleur. Pensez à la chaleur que vous percevez lorsque vous êtes allongé au soleil. Cependant, lorsque les rayons du soleil frappent certains matériaux spécialement conçus, l’énergie est convertie en courant électrique, qui peut être exploité pour produire de l’électricité. Ces dispositifs spécialement conçus, capables de convertir l’énergie du soleil en électricité, sont appelés panneaux solaires ou panneaux photovoltaïques.

Un panneau solaire est composé de plusieurs cellules solaires ou cellules photovoltaïques, qui sont principalement chargées de convertir l’énergie du soleil en électricité. Le photovoltaïque est le processus scientifique par lequel l’énergie solaire est convertie en électricité. Chaque panneau solaire ou panneau photovoltaïque est composé d’un nombre donné de cellules de silicium. Ces cellules réagissent aux photons présents dans les rayons du soleil pour générer du courant continu (CC).

Le courant continu est ensuite acheminé vers un inverseur où il est converti en courant alternatif (CA). Le courant alternatif est transmis au réseau de distribution de votre maison ou de votre bureau et est maintenant capable d’alimenter vos appareils domestiques ou professionnels. Lorsque vous produisez plus d’électricité que vous n’en avez besoin, le surplus est réinjecté dans le réseau électrique national, ce qui peut vous rapporter de l’argent.

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Les 2 méthodes les plus populaires pour collecter l’énergie solaire

Il existe plusieurs méthodes pour convertir l’énergie du soleil en électricité, mais les plus courantes sont les panneaux solaires et les systèmes solaires thermiques. Examinons les deux en détail.

1. Systèmes solaires thermiques

Les systèmes solaires thermiques sont principalement appliqués aux bâtiments résidentiels où il est plus nécessaire de réduire les factures énergétiques mensuelles. Toutefois, cette technologie peut également être utilisée dans les bâtiments commerciaux. L’idée derrière les systèmes solaires thermiques est d’exploiter l’énergie du soleil, de la convertir en chaleur et de l’acheminer vers le système de chauffage de votre maison ou de votre entreprise sous forme d’eau chaude ou de chauffage. Une grande variété d’approches peut être appliquée ici, notamment les systèmes actifs et passifs.

Un exemple typique de système actif est le chauffe-eau solaire. Les chauffe-eau solaires existent dans une grande variété de modèles et comprennent un collecteur, un thermoplongeur et un réservoir de stockage. Le capteur solaire est généralement de couleur noire pour absorber un maximum d’énergie du soleil. Le capteur contient un liquide de transfert, qui est normalement un mélange d’eau et de glycol, communément appelé antigel. Cette combinaison permet d’éviter le gel de l’eau en hiver.

L’eau chauffée dans le collecteur est ensuite acheminée vers un échangeur de chaleur situé dans le réservoir de stockage de votre maison. La chaleur provenant de l’échangeur va réchauffer l’eau contenue dans le réservoir de stockage. Une fois que le liquide a émis sa chaleur, l’eau peut retourner dans le collecteur pour être chauffée davantage. La fonction du contrôleur est de s’assurer que le liquide circule vers le collecteur lorsque la chaleur est suffisante.

Les systèmes passifs impliquent des conceptions techniques innovantes qui aboutissent à un bâtiment qui stocke et utilise automatiquement l’énergie solaire. Un exemple typique de système passif utilisé pour générer de l’énergie solaire est la serre. Une serre recueille l’énergie solaire pendant les journées ensoleillées et l’utilise pour garder votre maison chaude pendant la nuit.

Comment fonctionne le principe de la serre ?

Les rayons du soleil sont piégés par l’effet de serre des zones vitrées stratégiquement citées (orientées au nord) et entièrement exposées au soleil. L’efficacité de l’ensemble du processus dépend de l’orientation des fenêtres, des cadres, des stores et du type de vitrage. La chaleur piégée est ensuite absorbée et stockée par des matériaux à haute valeur thermique dans la maison. La chaleur est libérée pendant la nuit pour compenser la chaleur perdue afin de maintenir la température requise dans la maison.

Le chauffage solaire passif est utilisé avec l’ombrage passif, ce qui permet une absorption maximale de l’énergie solaire en hiver et atténue la surchauffe en été. Cet équilibre thermique est atteint en citant correctement les zones de verre (orientation nord), y compris les surplombs d’avant-toit bien conçus. La chaleur rediffusée circule bien là où elle est nécessaire grâce à une conception efficace du flux d’air et à la convection.

La forme la plus efficace de circulation de la chaleur est le ré-émission directe. Cependant, la chaleur est également conduite par les matériaux de construction et circule par le mouvement de l’air. La conception du sol doit également être prise en compte lorsque l’on cherche à appliquer le principe de la serre. Les pièces les plus essentielles, telles que les salons, doivent être conçues de manière à être orientées vers le nord afin qu’elles bénéficient du meilleur accès solaire en hiver.

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Les pertes de chaleur sont considérablement réduites grâce à des traitements de fenêtres appropriés et à une isolation impeccable des combles, des murs et du plancher surélevé. Le système de stockage thermique doit également être correctement isolé pour atteindre des niveaux d’efficacité élevés.

Des fenêtres et des portes de qualité, des sas, des détails de construction étanches à l’air et l’étanchéité aux courants d’air réduisent considérablement les infiltrations d’air. La forme générale de la maison et la disposition des pièces doivent être conçues de manière appropriée pour réduire les pertes de chaleur, qui se produisent dans toutes les parties du bâtiment, mais rapidement par le toit. Dans les climats froids, il est plus efficace d’avoir des formes compactes qui réduisent considérablement la surface du toit et des murs extérieurs. Lorsque le climat devient chaud, une plus grande surface de mur extérieur est essentielle pour permettre une incroyable ventilation croisée.

2. Solaire photovoltaïque ou panneaux solaires

Le photovoltaïque implique une conversion directe des rayons du soleil en électricité au niveau de l’atome. Des matériaux spécifiques présentent une caractéristique appelée effet photoélectrique qui les amène à absorber les photons contenus dans les rayons du soleil et à émettre des électrons. Ces électrons libres sont ensuite capturés et produisent un courant électrique qui peut être utilisé comme électricité.

Comment fonctionne le solaire photovoltaïque ?

Les cellules photovoltaïques ou cellules solaires sont constituées d’un matériau semi-conducteur appelé silicium. Tout commence par une fine tranche de semi-conducteur contenue dans les cellules solaires. La tranche de semi-conducteur est soigneusement traitée pour créer un champ électrique ; un champ positif d’un côté et un champ négatif de l’autre. Lorsque les rayons du soleil frappent la cellule solaire, des électrons sont arrachés aux atomes du matériau semi-conducteur. Un circuit électrique est formé lorsque des conducteurs électriques sont attachés aux côtés positif et négatif, permettant aux électrons d’être exploités sous forme de courant électrique (électricité). Cette électricité peut être utilisée pour alimenter les maisons ou les entreprises.

Lorsqu’un nombre donné de cellules solaires sont reliées électriquement les unes aux autres et installées sur une structure de support ou un cadre, on parle de module photovoltaïque. Les modules sont spécialement conçus pour fournir de l’électricité à une tension prédéterminée, comme le système commun de 12 volts. L’intensité de la tension produite dépend de l’intensité des rayons du soleil qui frappent la surface de la cellule solaire.

De nombreux modules peuvent être assemblés pour former une matrice. En général, plus la surface du champ est grande, plus l’énergie électrique produite est importante. Les cellules photovoltaïques produisent du courant continu (CC). Le courant continu est transmis à un convertisseur qui le transforme en courant alternatif (CA) capable d’alimenter les appareils domestiques et professionnels.

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