Les panneaux solaires sont généralement composés d’un matériau composite de silicium encadré dans une plaque métallique avec une protection en verre. Lorsque les photons ou particules lumineuses du soleil atteignent la fine couche de silicium en haut du panneau solaire, cette charge photovoltaïque génère un courant électrique (plus précisément, un courant continu ou alternatif), qui est capté par les fils des panneaux solaires. Cette électricité est ensuite convertie en courant alternatif (CA), qui est le type de courant électrique utilisé lorsque vous branchez des appareils dans une prise murale classique.
Quels sont les types d’énergie solaire et comment fonctionnent-ils ?
L’énergie solaire est un choix populaire pour de nombreux consommateurs, entreprises et institutions cherchant à obtenir de l’énergie respectueuse de l’environnement, tout en réalisant des économies sur les factures d’électricité. En effet, l’énergie solaire est capable de répondre aux besoins mondiaux en énergie pour une année entière toutes les cinquante minutes. Cependant, le défi réside dans la collecte d’une partie, aussi minime soit-elle, de cette chaleur et de cette énergie rayonnante pour les convertir en une source d’énergie (électricité) destinée à alimenter de petits appareils électroniques, des habitations et des villes.
Pour répondre à ces besoins divers, différents types d’énergie solaire existent, chacun ayant des fonctions et des avantages opérationnels spécifiques en fonction de leur utilité, notamment :
Systèmes d’énergie solaire photovoltaïque :
Les systèmes d’énergie solaire photovoltaïque, également appelés systèmes de cellules solaires, sont l’un des types les plus couramment utilisés. Ils produisent de l’électricité directement à partir de la lumière du soleil et sont installés sur les toits de bâtiments résidentiels ou commerciaux, fixés au sol sur des supports, ou encore déployés sous forme de fermes solaires s’étendant sur des milliers de kilomètres.
Systèmes d’énergie solaire concentrée :
Les systèmes d’énergie solaire concentrée (ou CSP pour Concentrated Solar Power) sont principalement installés à grande échelle pour alimenter le réseau électrique. Ils utilisent des miroirs courbés ou plats répartis sur de vastes étendues de terre pour convertir la lumière du soleil en chaleur. Cette chaleur est ensuite dirigée vers un générateur, où elle est transformée en énergie mécanique pour produire de l’électricité.
Les centrales CSP se divisent en deux parties : la première est chargée de capter l’énergie solaire et de la convertir en chaleur, tandis que la seconde se concentre sur la transformation de l’énergie thermique en électricité. Ce type de système convient davantage aux régions où l’ensoleillement est prolongé sur de vastes surfaces, comme certains pays possédant d’immenses zones désertiques.
Systèmes d’énergie solaire thermique :
L’énergie solaire thermique, également connue sous le nom de chauffe-eau solaire, exploite l’énergie solaire pour chauffer de l’eau. La conception de base comprend deux éléments principaux : un réservoir de stockage d’eau et un collecteur solaire composé de cellules et de panneaux solaires installés sur les toits, orientés vers le soleil. Le collecteur et le réservoir de stockage sont reliés par de petits tuyaux transportant de l’eau. Lorsque le collecteur solaire absorbe la chaleur du soleil, il chauffe l’eau circulant dans les tuyaux. Le réservoir de stockage est ensuite utilisé pour conserver cette eau chaude. Comparée à l’énergie solaire photovoltaïque, l’énergie solaire thermique est plus efficace, avec un rendement de production d’énergie atteignant jusqu’à 70 %. De plus, la technologie est beaucoup moins complexe, ce qui en fait une solution idéale pour chauffer de l’eau.
Systèmes solaires passifs :
Dans chaque maison, certaines zones reçoivent plus de lumière solaire que d’autres. En incorporant des technologies solaires, telles que des murs, des toits et des sols capables d’absorber la chaleur du soleil, il est possible de répondre aux besoins énergétiques d’une habitation. Ainsi, les systèmes de chauffage solaire passif, également connus sous le nom de “solaire actif”, sont adaptés à la production d’électricité pour éclairer une petite maison. Ce système fonctionne en permettant aux éléments (murs et plafonds) d’absorber la chaleur pendant la journée. Lorsque le soleil se couche et que l’environnement se refroidit, ces éléments restituent lentement la chaleur. Ainsi, une construction intelligemment conçue avec une bonne ventilation utilisant des technologies solaires ne connaîtra jamais de problèmes de chauffage lors des saisons froides. Cependant, des recherches indiquent que l’intégration de systèmes de chauffage solaire passif dans une nouvelle construction peut augmenter les coûts de 0 à 3 %.
Avantages de l’énergie solaire
L’énergie solaire présente d’énormes avantages par rapport aux systèmes énergétiques traditionnels actuels, car l’énergie fournie par le soleil à la Terre pendant une heure pourrait couvrir les besoins énergétiques mondiaux pour une année entière. Voici les principaux avantages de l’énergie solaire :
Ressources renouvelables et illimitées :
La quantité d’énergie solaire actuellement disponible est stupéfiante, représentant près de 10 000 fois ce dont l’humanité a actuellement besoin, et elle se renouvelle en permanence. Elle est considérée comme la troisième plus grande source de production d’électricité renouvelable, après l’hydroélectricité et l’énergie éolienne.
Faible émission de carbone :
Les panneaux solaires ne génèrent aucune pollution. Bien qu’ils aient des coûts environnementaux liés à leur fabrication, leur impact sur l’environnement est négligeable par rapport aux dommages causés par les sources d’énergie conventionnelles, comme les combustibles fossiles qui rejettent environ 33 milliards de tonnes métriques de dioxyde de carbone dans l’atmosphère chaque année.
Adapté aux zones rurales et hors réseau :
Pour les millions de personnes qui vivent dans l’obscurité, l’énergie solaire peut considérablement améliorer leur qualité de vie, en particulier en Afrique subsaharienne rurale, où jusqu’à 660 millions de personnes n’ont toujours pas accès à l’électricité.
Réduction des coûts environnementaux et sanitaires :
Les habitants des pays en développement et les réfugiés dans les camps dépendent généralement de l’éclairage basé sur des combustibles fossiles, ce qui engendre des coûts environnementaux et sanitaires importants. Ils sont exposés au risque de pollution de l’air intérieur, ainsi qu’aux émissions de dioxyde de carbone émanant de ces sources. L’énergie solaire s’avère être la solution la plus propre et la plus adaptée pour prévenir la dégradation de l’environnement.
Alimentation électrique constante :
De nombreux propriétaires préfèrent l’énergie solaire car elle est pratiquement à l’abri des pannes potentielles des compagnies d’électricité, en particulier en cas d’agitation politique ou économique, de catastrophes naturelles ou de coupures de courant dues à une surconsommation.
Économies à long terme sur les factures :
L’énergie solaire est économique, et bien que l’installation de panneaux solaires nécessite un investissement initial élevé, ce coût est rapidement compensé par les économies réalisées sur les factures d’énergie futures.
Inconvénients de l’utilisation de l’énergie solaire
Grâce aux progrès de la technologie de fabrication des cellules solaires, à des prix compétitifs et au développement des capacités de stockage, l’énergie solaire est devenue la principale source d’énergie dans de nombreux pays du monde, devenant ainsi une source d’énergie propre et efficace. Cependant, l’utilisation de l’énergie solaire présente plusieurs inconvénients, notamment :
Coût : L’installation d’un système d’énergie solaire implique le paiement de panneaux solaires, de batteries, de câbles et de l’installation, ce qui engendre un coût initial très élevé.
Perturbations liées aux conditions météorologiques :
Les panneaux solaires dépendent de la lumière du soleil pour collecter efficacement l’énergie solaire, de sorte que la présence de nuages ou de pluie peut avoir un effet notable sur la quantité d’énergie pouvant être recueillie.
Nécessité d’espace
Plus vous souhaitez produire d’électricité, plus vous aurez besoin de panneaux solaires, ce qui nécessite beaucoup d’espace, que ce soit sur le toit de la maison ou sur la terrasse extérieure.
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