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définition - energie solaire

Energie solaire (n.f.)

1.énergie fournie par le rayonnement du soleil.

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synonymes - energie solaire

Énergie solaire (n.) (Cismef)

Puissance solaire  (Cismef)

énergie solaire (n.f.) (physique)

houille d'or  (physique)

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dictionnaire analogique

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Énergie solaire

                   
  Rayonnement solaire direct
  Répartition de l'énergie solaire reçue au sol.
  Carte de la Radiation Solaire en Europe

L'énergie solaire est l'énergie qui provient du rayonnement solaire, directement à travers l'atmosphère.

Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du cycle de l'eau, du vent et de la photosynthèse réalisée par le règne végétal, dont dépend le règne animal via les chaînes alimentaires. L'énergie solaire est donc à l'origine de toutes les énergies sur Terre à l'exception de l'énergie nucléaire, de la géothermie et de l'énergie marémotrice.

L'Homme utilise l'énergie solaire pour la transformer en d'autres formes d'énergie : énergie alimentaire, énergie cinétique, énergie thermique, énergie électrique ou énergie de la biomasse. Par extension, l'expression « énergie solaire » est souvent employée pour désigner l'énergie électrique et l'énergie thermique obtenue à partir de cette dernière.

Dans l'espace, l'énergie des photons peut être utilisée, par exemple pour propulser une voile solaire.

Sommaire

  La ressource solaire

  Centrale solaire en Californie (Kramer Junction)

L'énergie solaire vient de la fusion nucléaire qui se produit au centre du Soleil. Elle se propage dans le système solaire et dans l'Univers sous la forme d'un rayonnement électromagnétique — de photons.

L'énergie solaire reçue en un point du globe dépend de :

  • l'énergie solaire envoyée par le Soleil (fluctuations décennales, saisonnières, et ponctuelles).
  • la nébulosité (nuages, brouillards, etc.), qui est importante à l'équateur et plus faible en milieu intertropical.
  • la latitude, la saison et l'heure, qui influent sur la hauteur du soleil et donc sur l'énergie reçue au sol par unité de surface, ainsi que sur la nébulosité en fonction du climat local.

Globalement la terre reçoit en permanence une puissance de 170 millions de gigawatt, dont elle absorbe 122 et réfléchit le reste. L'énergie totale absorbée sur une année est donc 3 850 zettajoules (1021 joules, ZJ) ; par comparaison, la photosynthèse capte 3 ZJ[1], le vent contient 2,2 ZJ[2], et l'ensemble des usages humains de l'énergie, 0,5 ZJ[3] dont 0,06 ZJ sous forme d'électricité[4]

Les zones désertiques où la nébulosité est faible et qui sont situées sous des latitudes proches de l'équateur, sont les plus favorables à l'énergie solaire. Celles qui sont relativement proches de zones de consommation importantes dans les pays développés disposant de la technique sophistiquée requise pour capter l'énergie solaire voient des réalisations de plus en plus importantes, comme le désert des Mojaves (Californie) où se trouve une centrale solaire d'une puissance totale de 354 MW[5].

  Techniques pour capter l'énergie solaire

Les techniques pour capter directement une partie de cette énergie sont disponibles et sont constamment améliorées. On peut distinguer le solaire passif, le solaire photovoltaïque et le solaire thermique :

  Énergie solaire passive

Article détaillé : Énergie solaire passive.

La plus ancienne et certainement la plus importante, quoique discrète, utilisation de l'énergie solaire consiste à bénéficier de l'apport direct du rayonnement solaire, c'est-à-dire l'énergie solaire passive. Pour qu'un bâtiment bénéficie au mieux des rayons du Soleil, on doit tenir compte de l'énergie solaire lors de la conception architecturale (façades doubles, surface vitrée orienté vers le Sud etc.). L'isolation thermique joue un rôle important pour optimiser la proportion de l'apport solaire passif dans le chauffage et l'éclairage d'un bâtiment.

Dans une maison solaire passive, l'apport solaire passif permet de faire des économies d'énergie importantes.

Dans les bâtiments dont la conception est dite bioclimatique, l'énergie solaire passive permet aussi de chauffer tout ou partie d'un bâtiment pour un coût proportionnel quasi nul.

  Énergie solaire thermique

Article détaillé : Énergie solaire thermique.

L'énergie solaire thermique consiste à utiliser la chaleur du rayonnement solaire. Ce rayonnement se décline de différentes façons :

  • en usage direct de la chaleur : chauffe-eau et chauffages solaires, cuisinières et sécheuses solaires ;
  • en usage indirect, la chaleur servant pour un autre usage : rafraichissement solaire, centrales solaires thermodynamiques.

  Énergie solaire thermodynamique

Le solaire thermodynamique est une technique solaire qui utilise le solaire thermique pour produire:

  • soit de l'électricité, sur le même principe qu'une centrale électrique classique (production de vapeur à haute pression qui est ensuite turbinée).
  • soit directement un travail mécanique[6].

Le solaire mécanique concerne les appareils qui transforment un rayonnement (chaleur) solaire en mouvement mécanique qui pourra servir directement, soit être transformé en électricité. Le point commun à toutes les techniques est la concentration de l'énergie solaire via des concentrateurs solaires (héliostats, miroirs, etc.)[7].

  Centrales solaire thermodynamique

On parle de centrales solaires ou électrosolaires.

  Moteur Stirling
  En Espagne, à la Plataforma Solar de Almería, moteur Stirling installé au foyer d'un miroir parabolique

Le système n'en est plus au stade expérimental[8],[9],[10]: À la « Plataforma Solar de Almería » une première installation en 1992 était initialement composée de 3 unités paraboliques de 7,5 m diamètre en mesure de recueillir jusqu'à 40 kWt d'énergie au moyen d'un moteur « Stirling SOLO V160 » pouvant générer jusqu'à 9 kW en zone focale. Le projet fut suivi par une unité parabolique de 8,5 m, le moteur pouvant générer 10 kWe[11].

Le département Génie Physique de l'université de Clermont-Ferrand a développé un prototype de moteur Stirling solaire : le STHELIO[12],[13].

  Énergie solaire pour la cuisson des aliments

Apparue dans les années 1970, la cuisine solaire consiste à préparer des plats à l'aide d'un cuiseur ou d'un four solaire. Les petits fours solaires permettent des températures de cuisson de l'ordre de 150 °C, les paraboles solaires permettent de faire les mêmes plats qu'une cuisinière classique à gaz ou bien électrique.

L'utilisation de l'énergie solaire pour la cuisson des aliments, au delà d'être gratuite et abondante sur certaines zones géographiques, permet également de réduire la déforestation dans certains pays ou la cuisine au bois et au charbon est la norme. Elle permet du même coup la diminution des émissions de CO2 dans l'atmosphère, par exemple d'environ 4 tonnes de CO2 par an pour une famille africaine cuisinant au bois[14].

Cliquez sur une vignette pour l’agrandir

  Énergie solaire photovoltaïque

Article détaillé : Énergie solaire photovoltaïque.
  Carte de Radiation Solaire en France

.

A l'échelle plus locale des villes, des cadastres solaires établis avec des modèles 3D permettent d'optimiser le positionnement des panneaux solaires. Ainsi un « cadastre solaire » sera disponible pour tous les parisiens dès 2012 [15]

Le terme « photovoltaïque » peut désigner le phénomène physique (l'effet photovoltaïque découvert par Edmond Becquerel en 1839), ou la technique associée.

L'énergie solaire photovoltaïque est l'électricité produite par transformation d'une partie du rayonnement solaire par une cellule photovoltaïque. Plusieurs cellules sont reliées entre elles dans un module solaire photovoltaïque. Plusieurs modules sont regroupés pour former une installation solaire chez un particulier ou dans une centrale solaire photovoltaïque. L'installation solaire peut alimenter un besoin sur place (en association avec un moyen de stockage) ou être injectée, après transformation en courant alternatif, dans un réseau de distribution électrique (le stockage n'étant alors pas nécessaire).

Médiatique et prometteuse, cette forme d'énergie reste aujourd'hui quantitativement assez négligeable ; on lui prédit néanmoins un grand avenir grâce au progrès qu'on en attend (le coût en devrait fortement baisser dans les années à venir), à sa simplicité et sa polyvalence : sans entretien et durable, pouvant fonctionner avec ou sans réseau, elle peut répondre aux besoins en énergie électrique d'une maison (capteurs sur le toit) ou d'une industrie, contrairement aux autres formes d'énergie solaire qui ne produisent que de la chaleur.

  La recherche

La recherche en France est surtout faite par le secteur privé, mais le Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) et le Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE) LNE ont inauguré mi-novembre à Chambéry, Certisolis ; un laboratoire qui sera à la fois un lieu d'essais et de certification selon les standards internationaux NF EN 61215, NF EN 61646, NF EN 61730 et au regard des performances environnementales et énergétiques des modules photovoltaïques. Un trentaine de tests portent sur la production et sécurité électriques (flash test ou simulateur pulsé, essais diélectriques et de tension, d’impulsion ou d’essais de foudre). Des essais climatiques et d'ensoleillement estiment les effets du vieillissement des modules, (en enceinte climatique, avec expositions au spectre solaire). Des tests mécaniques portent sur la résistance du module et du système de fixation.

  Aspect économique

  Une laverie automatique en Californie fonctionnant grâce à l'énergie solaire

Sur le long terme, les prix du charbon, du gaz naturel et du pétrole augmentent avec l'épuisement de la ressource. Le solaire apporte une source inépuisable d'énergie et la commission européenne pour les énergies renouvelables prévoit que l'énergie solaire représentera une proportion de 20 % dans les énergies renouvelables, celles-ci devant apporter 20 % de l'énergie en 2020 et 50 % en 2040.

Les systèmes de production d'énergie solaire ont un coût proportionnel quasi nul : il n'y a pas de combustible, seulement des frais (entretien, gardiennage, réparation ...) qui dépendent très peu de la production. Il faut cependant tenir compte des coûts d'investissement, beaucoup plus élevés que pour les techniques fossiles ou les autres renouvelables (éolien, hydraulique, ...).

L'usage de capteurs thermiques permet de produire de l'eau chaude sanitaire à faible coût. Une fois l'installation réalisée, l'entretien est très peu coûteux et permet de faire des économies substantielles de combustible fossile ou d'électricité.

En revanche, pour la production d'électricité, le coût de l'installation est important (pour le solaire thermodynamique) ou très élevé (pour le photovoltaïque), et ces techniques ne sont pas encore matures pour une généralisation. De nombreux pays ont donc mis en place des systèmes d'incitation financière (sous forme de détaxation, de subventions, ou de tarifs avantageux pour le rachat de l'énergie produite).

L'usage de système de production d'énergie solaire se justifie aussi dans les situations où il est très coûteux de transporter des combustibles (fossiles) ou de procéder à un raccordement au réseau électrique, comme pour des appareils isolés (balises marines, horodateurs), ou dans des zones isolées ou peu peuplées. En France, l'électrification de nombreux refuges en montagne et de villages isolés (en Guyane) a été réalisée par des modules photovoltaïques, parfois couplé à un groupe électrogène d'appoint.

En dépit de sa profusion, et à cause de ses coûts d'investissements lourds, l’énergie solaire est aujourd’hui une énergie peu compétitive, sauf situations particulières, et qui ne se développe que grâce aux aides d'état. Toutefois, un nombre croissant d'acteurs estiment qu'il serait imprudent d'attendre les effets du pic de production du pétrole sur le prix (économique et politique) des énergies fossiles, ou ceux des éventuels changements climatiques dus à leur combustion (effet de serre) ; Quand ces phénomènes se manifesteront, il sera trop tard pour réagir, ce qui justifie un soutien des états à cette technique qui a un grand potentiel de réduction de prix, passant notamment par une augmentation de la production.

  La filière solaire en France

La filière solaire française a pâti, tout comme son homologue allemande, de la baisse du prix de rachat de l'électricité produite par énergie solaire: Photowatt, leader du secteur installé à Bourgoin-Jallieu (Isère) avec plus de 400 salariés, en a fait les frais, en étant contraint de déposer le bilan en novembre 2011 avant d'etre rachetée par EDF Énergies nouvelles en février 2012[16]. En mai 2012, le groupe Total revendiquait être « le premier employeur de l'industrie solaire en France avec deux usines de fabrication de panneaux solaires et plus de 400 salariés » [17]: il est en effet propriétaire de Sunpower, qui doit ouvrir une usine à Porcelette, en Moselle, ainsi que de Tenesol [17].

Un pôle de compétitivité (Tenerrdis) regroupe une centaine d'acteurs de la filière solaire en France (dont le CEA et 60 « PME innovantes »), participant à 43 projets labellisés bénéficiant d'un financement total de 100 M€[18], visant à aider la France à rattraper son retard dans le domaine du solaire. Ce pôle travaille notamment sur l'amont de la filière, sur les équipements de production, les matériaux (silicium notamment), les cellules solaires, les panneaux PV et les systèmes électriques(6500 emplois en France en 2010[18]). En 2010/2011, Geneviève Fioraso, pour le pôle a incité le gouvernement, pour notamment répondre aux objectifs du Grenelle de l'environnement, à au moins tripler l'objectif annoncé de 5,4 GW à l'horizon 2020, tout en appelant les grands groupes à investir dans la filière en France et en alertant sur les retards pris pour la seconde phase de l'Institut national de l'énergie solaire (financements bloqués) alors que selon Jean-Pierre Vial[18], les collectivités ont joué le jeu. Fin 2010, TENERRDIS avait - depuis sa création - labellisé plus de 400 projets de recherche et développement, dont 146 aidés à hauteur de 142 M€ (pour un budget global de 322 M€). 41 projets de R&D ont concerné le solaire photovoltaïque (labellisés et financés) [19].

Un procédé Photosil (silicium métallurgique) a été soutenu par l'INES, Apollon Solar et FerroAtlantica avec une pré-production industrielle annoncée pour 2011. Des fabricants français de silicium cristallin et applicatifs (ECM Technologies, Vesuvius, Mersen (ex-Carbone Lorraine), Emix et Photowatt Technologies) se font connaitre dans le monde[18]. SolarForce et S'tile innovent dans les technologies couches minces. Concentrix (racheté par Soitec), et Heliotrop se développent sur le domaine du photovoltaïque à concentration[18]. Le premier champ français opérationnel de trackers, qui comprend quatre vingt unités réparties sur un peu plus de deux hectares, réalisé par Concentrix, se trouve en production sur la commune de RIANS, non loin du CEA de Cadarache, dans le département du Var. Son raccordement au réseau ERDF sera effectif en mai 2011.

L'INES et le consortium PV Alliance (Photowatt, EDF ENR et le CEA) ont monté un projet NanoCrystal (190 M€) qui devrait permettre de produire des cellules à haut rendement et peu chères (unité pilote de démonstration LabFab (25 MW) en cours), avec un projet PV20 (porté par MPO Énergie). Nexcis et Screen Solar travaillent de leur côté aux couches minces CIGS. Le procédé Nice (New Industrial Cell Encapsulation) développé avec l'INES, Apollon Solar et Vincent Industries. Il assemble des cellules solaires sous vide, sans soudure (chaines en cours de montage en France et Tunisie en 2010)[18]. Des projets d'usines d'assemblage de panneaux PV étaient portés en 2010 par Tenesol et Photowatt, mais aussi Sillia, Auversun, Fonroche, Solarezo, France Watts, Elifrance qui s'appuient sur des fournisseurs de composants et matériaux tels que Micel Films, Toray, Arkema, MAP, Saint Gobain, Versaplast, A. Raymond, Air Liquide, Komax, Semco Engineering, Machines Dubuit, check Up Solar, IBS, Ardeje[18]...

La filière aval a vu naitre de nouvelles entreprises (Nexans, Ogire, Schneider Electric, Radiall, Heliotrop, Exosun, Greenercos, Fleet technologies, EHW Research, Multicontact)[18].

  Historique

L'utilisation de l'énergie solaire remonte à l'Antiquité. Les Grecs allumaient en effet la flamme olympique grâce à un système de miroirs et les rayons du soleil[20].

Le français Salomon de Caus construit en 1615 une pompe solaire, grâce à l'utilisation d’air chauffé par le rayonnement solaire.

En 1747, Georges-Louis de Buffon expérimente un miroir qui concentre la lumière du soleil en un seul point focal. Il arrive à faire fondre un morceau d’argent (la température de fusion de l'argent est de 1 044 °C).

À la fin du 18e siècle, grâce à une lentille à liquide qui concentre les rayons solaires, Antoine Lavoisier construit un four solaire qui atteint la température de 1 800 °C.

Dans les années 1780, H. B. de Saussure invente un instrument de mesure lui permettant d'étudier les effets calorifiques des rayons du soleil qu'il nomme « hélio thermomètre » ; cet instrument utilise l’effet de serre obtenu par un vitrage placé au-dessus d’un absorbeur dans un caisson isolé ; il créé ainsi un capteur solaire thermique à basse température.

La conversion de la lumière en électricité, appelée effet photovoltaïque, est découverte par Edmond Becquerel en 1839[21], mais il faudra attendre près d'un siècle pour que les scientifiques approfondissent et exploitent ce phénomène de la physique.

En 1875, Werner Von Siemens expose devant l’Académie des Sciences de Berlin un article sur l’effet photovoltaïque dans les semi-conducteurs.

En 1913, William Coblentz dépose le premier brevet pour une cellule solaire qui malheureusement ne pourra jamais fonctionner. En 1916, Robert Millikan sera le premier à produire de l'électricité avec une cellule solaire, mais pendant les quarante années suivantes, personne ne fera beaucoup de progrès en énergie solaire car les cellules photovoltaïques ont un trop mauvais rendement pour transformer la lumière du soleil en énergie. Le phénomène reste encore une découverte anecdotique.

Pendant l’année 1954, trois chercheurs américains (Chapin, Pearson et Prince) mettent au point une cellule photovoltaïque à haut rendement (9 %) et les Laboratoires Bell construisent le premier panneau solaire mais il était trop coûteux pour être produit en série. C'est la conquête spatiale qui fera réellement progresser l'énergie solaire ; le panneau solaire est le seul moyen non-nucléaire d’alimenter des satellites en énergie, de plus l'énergie solaire est une source d'énergie constante pour les satellites en orbite. En effet, c’est en 1958 qu’a lieu le premier lancement d’un satellite fonctionnant à l’énergie photovoltaïque. L'industrie spatiale investira donc beaucoup de fonds dans le développement des panneaux solaires. C'est la première utilisation importante de la technologie solaire photovoltaïque.

Pendant les années 1970 et 1980, des efforts sont faits pour réduire les coûts de sorte que l’énergie photovoltaïque soit également utilisable pour des applications terrestres. L'énergie solaire connaîtra un second élan au cours du premier choc pétrolier dans les années 1970. Alors que le prix du pétrole augmente de façon spectaculaire, les panneaux solaires photovoltaïques commencent à être utilisés pour la première fois dans les maisons. En effet, en 1973, la première maison alimentée par des cellules photovoltaïques est construite à l’université du Delaware et en 1983, la première voiture alimentée par énergie photovoltaïque parcourt une distance de 4 000 km en Australie. Depuis les panneaux solaires se sont développés lentement. Pendant longtemps, ils ont été considérés comme des sources d'énergies alternatives. L'énergie solaire est de nouveau en plein essor car on prévoit une pénurie de pétrole prochaine, on se préoccupe du réchauffement de la planète et les prix de l'énergie n'ont jamais été aussi hauts. L'énergie solaire devient une priorité pour de plus en plus de pays. Des centrales solaires sont en cours de construction dans le monde entier. Les entreprises investissent également. Les entreprises d'électricité et les gouvernements ont offert des subventions et des réductions pour encourager les propriétaires à investir dans l'énergie solaire pour leur maison. En effet, en 1995, des programmes de toits photovoltaïques raccordés au réseau ont été lancés, au Japon et en Allemagne, et se généralisent depuis 2001.

De nouveaux types de panneaux solaires ont été développés ; panneaux solaires très fins (4 mm d'épaisseur) et flexibles, des peintures solaires. L'objectif est de réduire très fortement le coût de l'énergie solaire.

  Énergie solaire dans le présent et le futur

  Le solaire est-il l'énergie de demain ?

Chargeurs de batteries, ventilateurs, lampes de jardin, pompes hydrauliques, etc.. Aujourd'hui, tout ou presque peut fonctionner à l'énergie solaire. On peut désormais emporter dans son sac un GPS équipé d'un chargeur solaire, et des panneaux photovoltaïques apparaissent sur tous les toits. Indispensable à la vie sur Terre, le Soleil peut nous rendre de nombreux autres services : chauffer nos habitations, alimenter en énergie les lieux les plus reculés.

Dans le monde, des projets de centrales électriques voient le jour presque partout, basés sur un immense potentiel : « 5 % de la surface des déserts permettrait de produire toute l'électricité de la planète », affirment Patrick Jourde et Jean-Claude Muller[22], chercheurs au Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) et au CNRS.

Il existe également des moyens de transports individuels, du vélo à assistance électrique à la voiture électrique, en passant par le scooter et la moto électrique, pour des puissances de 500 W à 45 kW (60 ch) et plus même voiture électrique, qui peuvent être rechargés avec une production individuelle (dans les bonnes conditions climatiques).

  Le boom des objets solaires

  Ordinateur alimenté par des panneaux solaires

Il y a une vingtaine d'années apparaissait la calculatrice de poche solaire. Quelques cellules photovoltaïques y remplaçaient avantageusement les piles électriques, toxiques pour l'environnement. Aujourd'hui, des magasins dédiés à l'écologie, mais aussi des enseignes plus grand public, proposent de nombreux objets fonctionnant à l'énergie solaire : torches, lampes de jardin, radioréveils, mobiles animés, montres... Preuve que l'énergie solaire séduit les consommateurs par l'image « verte » qu'elle véhicule. Son autre atout est son côté nomade : des chargeurs solaires permettent désormais d'alimenter en électricité, où que l'on se trouve, un téléphone mobile, un GPS ou un ordinateur portable. Pour les voyageurs au long cours, il existe même des sacs à dos équipés de capteurs solaires. Certains imaginent des vêtements également dotés de cellules photovoltaïques, pour y brancher directement son baladeur MP3 ou même son téléphone portable.

  La percée des centrales thermiques

Article détaillé : Centrale solaire thermodynamique.

Le principe d'une centrale électrique thermique solaire est de concentrer les rayons du Soleil, à l'aide de miroirs paraboliques, vers des tubes ou une chaudière contenant un fluide caloporteur. La chaleur ainsi récupérée est transmise à de l'eau. L'eau se transforme en vapeur, qui actionne une turbine couplée à un générateur produisant de l'électricité. Certains États, Espagne en tête, misent sur cette technologie plutôt que sur le photovoltaïque, dont le coût de production s'avère plus élevé en raison du prix du silicium des cellules photoélectriques.

L'Espagne possède ainsi depuis 2009 la plus puissante centrale solaire thermique d'Europe 'Andasol', d'une puissance de 150 MW. Quelque 400 000 miroirs, soit une superficie de 1,1 million de mètres carrés, recueillent l'énergie du Soleil et approvisionne en électricité 45 000 foyers.

Le Maroc aussi s'est lancé début 2010 (profitant de son désert), avec un investissement de 2 milliards d’Euros, dans la construction d'une des plus grandes centrales solaires à concentration du monde à Ouarzazate d'une puissance de 500 MW, sur 3 040 hectares[23]. Elle sera suivie par 4 autres centrales à concentration qui ont été programmées dans le cadre du plan solaire marocain Desertec. L’objectif est d'installer 2 000 MW sur 5 sites dans les prochaines années, soit une puissance supérieure à celle d’un réacteur nucléaire de nouvelle génération (EPR) [24].

Aux États-Unis, l'entreprise Florida Power & Light a annoncé l'ouverture pour fin 2010 d'une centrale solaire de 190 000 miroirs[25] et 75 MW. Elle se situe en Floride sur la côte orientale, au nord du comté de Palm Beach et s'étend sur plus de 200 hectares[25].

  Des panneaux sur les toits

Les panneaux photovoltaïques convertissent la lumière du soleil en électricité. Des années 2000 à 2012, en France et en Belgique, grâce aux aides fiscales de l'État, les particuliers ont été de plus en plus nombreux à s'en équiper. En France le producteur a le choix entre l'auto-consommation et la vente de l'intégralité de sa production à à EDF qui est tenue depuis 2002 de racheter l'électricité d'origine renouvelable produite par les particuliers ou les collectivités.

Suite à une augmentation plus forte que prévue des demandes de raccordement d’installations photovoltaïques, un moratoire avait été décidé en décembre 2010 par l’État français pour les installations de plus de 3 kWc : « L'obligation de conclure un contrat d'achat de l'électricité produite par les installations mentionnées au 3° de l'article 2 du décret du 6 décembre 2000 susvisé est suspendue pour une durée de trois mois courant à compter de l'entrée en vigueur du présent décret. Aucune nouvelle demande ne pouvait être déposée durant la période de suspension »[26],[27], moratoire critiqué par les parties prenantes impliquées dans des opérations déjà lancées ou que l'État devait financer[28].

Malgré ces moratoires, la puissance solaire installée début 2012 sur les toits et dans les parcs solaires équipés de cellules photovoltaïques représentait 2 672 MW en France[29] et 1 500 MW en Belgique[30]. À titre de comparaison, en 2010, plus de 7 400 MW photovoltaïques ont été vendus et raccordés au réseau en Allemagne (pays leader dans le domaine photovoltaïque)[31] pour un parc installé total de 17 320 Mégawatts.

Une nouvelle génération de panneaux, dit panneaux solaires hybrides, apparaît en 2010 sur le marché, produisant à la fois des thermies et de l'électricité, avec un rendement photovoltaïque amélioré grâce au fait que le panneau est refroidi en exportant (et valorisant) les calories qu'il a accumulées.

Un enjeu prospectif, notamment identifié par Jeremy Rifkin avec son concept de 3ème révolution industrielle, est d'associer une domotique poussée à un réseau Smart grid (il parle d'un « Internet de l'énergie » pour orienter le surplus d'électricité produite vers le besoin le plus proche afin d'éviter les pertes en lignes ou liées au stockage/déstockage). Les toitures pourraient ainsi devenir l'équivalent de vastes centrales solaires dont les éléments sont distribués au plus près des besoins. Des véhicules électriques peuvent aussi servir de stockage tampon du surplus d'électricité produite. Vers 2010 apparaissent des outils logiciels et modèles 3D permettant d'idéalement positionner les panneaux solaires dans les villes, également utile pour prévoir l'ensoleillement de terrasses végétalisées, ainsi un « cadastre solaire » sera disponible pour tous les parisiens en 2012[32]. Ces mêmes outils peuvent généralement intégrer la thermographie aérienne qui permet éventuellement de profiter d'opérations de rénovation thermique de toiture pour les remplacer par des panneaux solaires.

  Du photovoltaïque à grande échelle

Article détaillé : Centrale solaire photovoltaïque.

En 2011, les centrales photovoltaïques les plus puissantes au monde sont celles de Sarnia[33] au Canada, de Finsterwalde en Allemagne et de Okhotnykovo en Ukraine. Occupant chacune plus de 300 hectares et avec une puissance installée d'environ 80 MWc. Elle sont composées de plus d'un million de panneaux photovoltaïques fixes, dans la plupart des cas ou pouvant s'orienter automatiquement vers le soleil, pour les autres.

En France, après les centrales de Chambéry, inaugurée en 2005, la Réunion, en 2006 et la Centrale Saint-Charles de Perpignan en 2010 (10 120 MWh/an, avec 80 000 m² de panneaux photovoltaïques[34]), la plus grande centrale solaire photovoltaïque actuellement en service est celle de Losse dans les (Landes) ; construite par EDF Énergies Nouvelles, elle est achevée depuis mi-2011. Elle comprend 300 ha de panneaux majoritairement fixes avec une puissance crête de 67,2 MW[35] ; la 2e (par la puissance) est celle des Mées (31 MWc) en Gironde[36].

La Suisse s'est elle aussi lancée dans la course au solaire et en Allemagne, les 57 000 panneaux du Bavaria solarpark fonctionnent depuis 2005 (10 MWc) ; ils ont été suivis par les centrales de Brandis, 40 MWc en 2009 et de Finsterwalde, 80 MWc en 2011.

Le 27 octobre 2009, le président Barack Obama a inauguré la plus grande centrale solaire des États-Unis à DeSoto près de Miami. Équipée de plus de 9 000 panneaux, la centrale d'une puissance de 25 MWc permet de fournir plus de 3 000 foyers[37].

  Les projets de tours solaires

Article détaillé : Tour solaire.

Dans une tour solaire, un vaste collecteur solaire en verre chauffe de l'air, lequel en montant à grande vitesse dans la tour, actionne des turbines générant de l'électricité. Un premier prototype a été mis en service en 1982 à Manzanares en Espagne, on envisage la construction d'une tour solaire de 750 mètres de hauteur, capable d'alimenter 120 000 foyers. L'Australie a étudié la possibilité de construire une tour de près de 1 000 mètres de hauteur qui devrait fournir l'équivalent de la consommation de 200 000 foyers.

  De l'énergie n'importe où

  Lampadaire solaire à Elinkine, un village de Casamance (Sénégal).

Dans les pays suffisamment proche de l'équateur terrestre, où l'ensoleillement est souvent très important, le solaire peut fournir aux régions rurales et urbaines une énergie décentralisée pour l’éclairage et l'alimentation des réfrigérateurs, pompes hydrauliques, installations de télécommunication, etc.

Soutenus par des ONG, des projets d'électrification de villages sont en cours dans de nombreux pays d'Afrique et d'Amérique du Sud.

  Chiffres

  • L'énergie solaire totale absorbée par l'atmosphère terrestre, les océans et les masses continentales est approximativement de 3 850 000 exajoules (EJ) par an[38]; en 2002, c'est plus d'énergie reçue en une heure que l'humanité n'en a utilisé pendant une année[39].
  • En France, 10 m2 de panneaux photovoltaïques produisent chaque année environ 1 000 kWh d’électricité, de sorte qu'une surface de 5 000 km2 de panneaux (soit 1 % de la superficie) permettrait de produire l'équivalent de la consommation électrique du pays[40].
  • Le parc photovoltaïque mondial représentait à la fin 2010 plus de 34 GW, en augmentation de 70 % depuis 2009[41]; l'énergie ainsi produite est d'environ 40 TWh, soit 2,5/1000 de l'ensemble de l'électricité produite dans le monde (40 TWh contre 16 000 TWh[3]).

  Notes et références

  1. Energy conversion by photosynthetic organisms, organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture. Consulté le 2008-05-25
  2. Archer, Cristina, « Evaluation of Global Wind Power », Stanford. Consulté le 2008-06-03
  3. a et b World Consumption of Primary Energy by Energy Type and Selected Country Groups, 1980-2004, Energy Information Administration. Consulté le 2008-05-17
  4. World Total Net Electricity Consumption, 1980-2005, Energy Information Administration. Consulté le 2008-05-25
  5. Une centrale solaire géante pour alimenter la Californie - Claudine Mulard, Le Monde, 11 avril 2006
  6. « L'idée n'est pas nouvelle: En 1828 Nous rapportons le fait suivant, sans toutefois en garantir l'exacte description : Un meunier de l'Overijssel vient d'établir une nouvelle espèce de moulin à vapeur, mis en mouvement par le soleil au moyeu d'un grand miroir ardent qui réfléchit sur la machine des rayons solaires, lesquels, en échauffant le liquide, développent une force de vapeur suffisante pour mouvoir et faire tourner ce nouveau moulin. » Dans François-Joseph-Michel Noël, Carpentier. Nouveau dictionnaire des origines, inventions et découvertes, dans les arts, les sciences, la géographie, le commerce, l'agriculture, etc. Librairie de Fréchet, 1828. sur Livre Google
  7. énergie mécanique thermodynamique sur le site ecologie.com
  8. Fonctionnement moteur stirling
  9. La Sunmachine Solaire a été présentée au salon des Énergies Renouvelables à Paris, en juin 2008. Une parabole mesure de 4,5 m de diamètre suit la course du soleil et focalise l’énergie solaire sur un moteur Stirling. La Sunmachine Solaire devrait être commercialisée en 2011 la Sunmachine
  10. Cleanergy
  11. (es) INSTALACIONES CON DISCOS PARABÓLICOS sur le site psa.es
  12. projets-stages sur le site de l'université de Clermont-Ferrand
  13. Moteur Stirling solaire sur le site ecologie.com
  14. La cuisine et les ressources énergétiques (bois et charbon) - Atlas de la Cuisine Solaire
  15. Où installer des centrales solaires à Paris ? Sur le site batiactu.com, 2012-04-06
  16. La reprise de Photowatt par EDF confirmée par la justice lemode.fr, 6 mars 2012
  17. a et b Total garde le cap dans l’industrie solaire, Le Figaro économie, 6 mai 2012 .
  18. a, b, c, d, e, f, g et h L'écho du solaire, Panneaux Cellules Matériaux Équipements France Technologies>Industrialisation 2011/01/26
  19. TENERRDIS apporte son soutien a la filière industrielle du photovoltaïque Communiqué de Presse du 8 décembre 2010
  20. Historique solaire thermique
  21. Les cellules solaires photovoltaïques sont des semi-conducteurs capables de convertir directement la lumière en électricité. Sur le site lenergie-solaire.fr - consulté le 12 mai 2012
  22. Énergies alternatives, sous la direction de Jean Bonal et Pierre Rossetti, Omnisciences, 2007
  23. (en) Desertec project, Maroc PV-Tech, novembre 2011
  24. "L'énergie solaire après Fukushima, la nouvelle donne", (éditions Medicilline), octobre 2011, auteur Louis Boisgibault"
  25. a et b (en) Kate Galbraith, « A Solar Boost for the Sunshine State », The New York Times, 02-12-2008. Consulté le 20-04-2009
  26. Décret du 9 décembre 2010, proposant un moratoire des aides, édicté dans le cadre d'un projet annoncé avant, de mise à plat des aides de l'État à la filière photovoltaïque
  27. Lettre Bâtiactu, moratoire abaisse à 3 mois, 2010/12/10.
  28. Lettre Bâtiactu, un moratoire qui fait débat, 2010/12/03
  29. [PDF] parc photovoltaique France Q1 2012 : 2672 MW ERDF, mai 2012
  30. (en) [PDF]Market Report 2011 (EPIA) page 4
  31. [PDF] (fr) (en) Baromètre photovoltaïque, Chiffres Allemagne et France : pages 5 et 11 Le journal du photovoltaïque n°5 EUROBSERV’ER – avril 2011
  32. Batiactu, Nouvel outil pour informer sur la géographie tridimensionnelle de l'ensoleillement des toitures de la Capitale ; un « cadastre solaire », bientôt disponible pour le public, 2012-04-06
  33. (en) Enbridge completes Sarnia solar farm CBC news, le 5 octobre 2010
  34. Narbonne accueille une centrale photovoltaïque géante Sur le site usinenouvelle.com du 21 septembre 2007
  35. EDF Énergies Nouvelles achève la mise en service de la centrale solaire de Losse - Gabardan octobre 2011, plein-soleil.info
  36. Inauguration de la grande ferme solaire des Mées Enerzine.com, octobre 2011
  37. La Floride parie sur l’énergie solaire, Voice of America, 28-10-2009. Consulté le 29-10-2009
  38. Smil, Vaclav. General Energetics: Energy in the Biosphere and Civilization, Wiley, 1991, ISBN 0471629057
  39. Solar energy: A new day dawning? consulté le 7 août 2008
  40. [PDF] Le développement du photovoltaïque en France (Sur le site enr.fr.
  41. (en) Tendances 2010 pour le photovoltaïque, pages 8 et 9 figure 3b, NB : Chiffres à minima n’incluant que les pays membres de l’AIE AIE statistic report, août 2011 [PDF]

  Voir aussi

  Bibliographie

  • Le soleil au service de l'homme Congrès International UNESCO, juillet 1973
  • L'énergie solaire Conférence internationale de Nice, 1977
  • Héliothermique. Le gisement solaire. Méthodes et calculs, Pierre Henri Communay, Groupe de Recherche et d'Édition, Toulouse, 2002, 530 p., 16x24 cm (ISBN 2-8413-9036-5).

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