L'énergie solaire en quelques mots

Le soleil, bien que distant de plus de 150 millions de
kilomètres de nous, demeure notre plus grande source d'énergie même si elle est
intermittente avec l'alternance jour / nuit.

L'énergie solaire, peut être
convertie en luminosité dans l'habitat mais aussi en chaleur ou en
électricité.
A ce titre, l'énergie solaire permet de s'orienter vers
l'autonomie énergétique à l'échelle de l'habitat voire du quartier.
L'architecture solaire passive

Afin de profiter "passivement" de la
chaleur et de la lumière du soleil, il faut aménager les bâtiments en fonction
des apports solaires. Le principe du chauffage solaire passif est assuré par des
ouvertures vitrées adéquates orientées vers le soleil et une isolation
convenable pour éviter les risques de déperditions calorifiques. Il faut aussi
stocker la chaleur afin de continuer à chauffer le bâtiment lorsque le soleil ne
brille plus et la rediriger vers les zones qui n'en bénéficient pas grâce à la
thermocirculation (mouvement naturel de l'air chaud qui monte) ou des
ventilateurs.
En milieu tempéré, il faut s'assurer que le logement est bien
exposé plein sud. De plus, les vitrages doivent être concus pour capter au
maximum le soleil l'hiver, sans surchauffer la maison l'été. D'ou l'obligation
de mettre des avancées de toit ou par-soleil. La chaleur est stockée dans les
murs.

Domaines d'applications :
chauffage dans
l'habitat collectif et individuel, dans les écoles, les résidences pour
personnes âgées, bâtiments administratifs, bureaux...
Chauffage et eau chaude solaires (soleil -> chaleur)

La production
d'eau chaude sanitaire ou pour le chauffage des locaux ne nécessitent que des
températures avoisinant les 50 à 60°C et peuvent même être de 25°C dans le cas
de planchers chauffants.
les capteurs solaires : cette
chaleur a basse température peut être obtenue à partir du soleil en captant son
rayonnement sur des surfaces planes.
Dans ces capteurs plans circule soit de
l'air, soit directement l'eau à réchauffer ou un liquide "caloporteur" qui
transfera sa chaleur à l'eau par un échangeur.
Le fluide caloporteur est
dirigé vers un ballon soit par une pompe ou l'effet de thermosiphon (tout fluide
chauffé monte) où il cède sa chaleur : le ballon peut-être placé au-dessus du
capteur.

Domaines d'applications :
mise hors gel de
salles de sport, séchage de produits agricoles (fourrage), planchers chauffants,
eau chaude sanitaire, piscines publiques...

Les capteurs solaires de
toit fournissent de l’eau chaude à près de 40 millions de foyers dans le monde,
la plupart d’entre eux en Chine(REN21, 11/2005).
Fin 2003, 1 000 m² de toits
étaient équipés de panneaux thermiques dans une cité du XIVè arrondissement de
Paris. L'eau de la ville arrive à 12°C environ et est portée à 30-40°C grâce au
circuit alimenté à l'énergie solaire. Enfin, le chauffage au gaz permet
d'atteindre les 55°C maximum. Ce système complémentaire permet d'économiser
environ 30% sur chaque m3 d'eau chaude.

Evolution du solaire
thermique en France :

Solaire thermique	2002	2003	2004	2005*	Evolution 2004/2005*	Evolution 2002/2005
Quantité de CESI installés/an	3 700	5 400	8 150	14 000	+72%	+278%
Quantité de SSC installés/an	420	400	600	1 800	+200%	+328%
ECS collective (m²/an)	4 000	8 000	8 850	15 000	+69%	+275%
Marché total (m²/an)	27 320	38 840	50 340	106 400	+92%	+290%

Les centrales électriques thermiques solaires (soleil -> chaleur ->
electricité)


Concentration des rayons solaires


La centrale solaire à tour THEMIS de
Font-Romeu
Rappelons que la plupart des grandes centrales
électriques fonctionne selon le même principe : il y a transformation de chaleur
issue de vapeur ou de gaz à très haute température et à haute pression en
énergie mécanique : ce sont les mouvements des turbines ou des pistons qui font
ensuite tourner un générateur électrique qui crée donc du courant. Le rendement
final est d'autant plus élevé que la chaleur fournie au départ est à haute
température.
Ceci ne peut être obtenu qu'en concentrant les rayons solaires
vers un point : phénomène connu depuis longtemps mais l'avènement des centrales
électriques solaires remonte aux années 70 voire 80.

On considère que ces
centrales ne sont concevables que dans les régions du globe où le rayonnement
direct du soleil dépasse 1900 Kwh par m² et par an, et là où la transparence
atmosphérique est bonne (donc dans les régions arides et montagneuses).


Les trois principaux types de centrales solaires se distinguent surtout
par la manière dont on focalise les rayons solaires.

• collecteurs cylindro-paraboliques qui sont de longs miroirs cylindriques qui
  concentrent les rayons sur une ligne ce qui permet d'élever la température
  jusqu'à 500°C
  
• les centrales à tour, sortes de belvédères cernés par un champ de miroir
  orientables situés sur le sol (les "héliostats") qui renvoient les rayons
  solaires vers le haut de la tour ou est installé une chaudière
  
• les collecteurs paraboliques qui ressemblent à nos antennes de TV, dirigés
  en permanence vers le soleil et concentrent les rayons vers le point focal de
  cette parabole.
  

Les deux dernières techniques qui concentrent les
rayons vers un point peuvent obtenir des températures allant jusqu'à 1000 °C.


Mise en application :
La centrale solaire Thémis
(2,5 MW), située à Targasonne a produit de l'électricité de 1983 à 1986 faute de
rentabilité. Pour autant, avec l'envolée du prix de l'énergie et les aides en
faveur des énergies renouvelables, Thémis sera de nouveau mis en service après
une renovation bientôt programmée.
Des projets comparables sont en service
avec des coûts de production acceptables en Inde, Jordanie, Maroc et aux
Etats-Unis notamment.
En Californie, se trouvent des collecteurs
cylindro-paraboliques dont la puissance atteint 80 MW, la plus grande centrale à
tour comme Solar one puis Solar 2 ne dépasse pas 10 MW et le plus grand
collecteur parabolique, Solarplant n'atteint pas 5 MW, mais cette dernière
technologie est plus orientée sur les petites productions
locales.
Actuellement, la centrale
photovoltaïque de Moura sera la plus grande du monde avec 350 000 panneaux
solaires installés sur 114 hectares et une capacité de production de 62
mégawatts.
L'électricité solaire photovoltaïque (soleil->électricité)


Panneaux solaires
L'effet
photovoltaïque, découvert par le physicien Becquerel en 1839 permet la
conversion directe du rayonnement solaire en électricité lorsque les photons
(particules de lumière) parviennent à mettre en mouvement les atomes de certains
matériaux. C'est seulement en 1954 que cette découverte fut
appliquée.
Toutefois, le rendement énergétique n'est que de 5 à 20% (frôle
les 80% en laboratoire), le reste se dissipant sous forme de chaleur. De plus,
ce rendement diminue lorsque les panneaux voient leur température monter. D'où
l'idée de récupérer cette chaleur pour optimiser le rendement électrique et
obtenir une source de chauffage.
Une cellule solaire fait appel à des
matériaux semi-conducteurs utilisés en électronique : le silicium très présent
dans la nature est le plus utilisé.
Les installations photovoltaïques se
présentent sous la forme d'un panneau rectangulaire un "module photovoltaïque"
aux voltages et puissance désirés.
En 1994, 80% des modules photovoltaïques
avaient une puissance de l'ordre de 50 watts crête (puissance délivrée par le
module dans des conditions de référence : éclairement solaire 1000 w/m², t° de
25°C).

Depuis mars 2002 en France, le prix d'achat de l'électricité
solaire photovoltaïque (par une compagnie d'éléctricité) est de 0,30 euro/kWh +
0,25 euro/kWh si le système est intégré dans le bâtiment. A titre de
comparaison, il est de 0,60 euro/kWh en Allemagne.

Domaines
d'application :

• 5% de petits appareils : montres, calculettes, gadgets alimentés par des
  cellules de faible puissance
  
• 80% de générateurs autonomes pour l'alimentation d'habitations isolées, des
  zones rurales des pays en voie de développement, de relais de télécommunication,
  de systèmes professionnels variés (balises en mer, mesures météo,
  parcmètres...). Depuis peu, il existe aussi des tuiles solaires qui s'intégre
  mieux dans le paysage urbain
  
• Notons enfin que si les 10 000 km² de toitures existantes étaient couvertes
  de panneaux solaires, la production d'électricité serait de 1 000 TWh par an
  soit près du double de la consommation intérieure brute actuelle (516,4 TWh en
  2004).
  

Etat du photovoltaique dans le monde

En 2005, le monde a produit 4,373
Twh d'électricité issue de l'énergie éolienne, ce qui représente 0,1% de
l'électricité produite issue d'énergie renouvelable selon l'inventaire annuel de
la filière électricité "verte" dans le monde dressé par EDF et Observ'ER.
Etat du photovoltaique en Europe

	Puissances installées
Pays en MWc	fin 1999	fin 2000	fin 2003	fin 2004	fin 2005
Allemagne	69,5	113,8	431	934	1537
Italie	18,5	19	26	30,37	37,5
Pays-Bas	9,2	12,8	43,44	49,0749	50,776
France	9,1	11,3	14,245	26,300	33,043
Espagne	9,1	11	26,911	37,3	51,8
Autriche	3,7	5	16,833	19,18	24,021
Suède	2,6	2,8	3,8	3,866	4,237
Finlande	2,3	2,9	3,402	3,702	4,002
Grande-Bretagne	1,1	1,9	5,903	8,164	10,664
Danemark	1,1	1,5	1,845	2,290	2,630
Portugal	0,8	1	2,069	2,7	3,3
Grèce	0,8	0,9	3,244	4,544	5,444
Union Européenne	127,8	183,5	593,584	1147,710 (25 pays)	1791,712 (25 pays)