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Les sources d'énergies renouvelables

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L'énergie solaire

Soleil-extraitLe soleil est notre plus importante source d'énergie. Malgré la distance qui le sépare de la Terre et la variabilité de son intensité, il représente à la fois une source de chaleur et d'électricité importante.
 
L'énergie solaire convertie en chaleur
L'énergie solaire participe naturellement à la production de chaleur dans l'atmosphère. L'utilisation rationnelle de cette énergie a rapidement été intégrée à la construction puis à l'utilisation des bâtiments.

En effet, les bâtiments dont l'efficacité énergétique est reconnue sont avant tout conçus de façon à mieux profiter de l'énergie thermique disponible. Ils sont mieux isolés (ce qui évite les pertes de chaleur et la surconsommation) et sont orientés dès leur construction de façon à mieux gérer les radiations du soleil. C'est l'utilisation passive de l'énergie solaire.

En fonction de la superficie des bâtiments considérés et des habitudes des résidants, il est possible d'y intégrer un système de production de chaleur.

Les applications les plus fréquentes aujourd'hui concernent le chauffage de l'eau (besoins sanitaires) et le chauffage des bâtiments.

Selon les régions, l'utilisation de l'énergie solaire s'applique également aux besoins de l'agriculture ou très fréquemment pour le chauffage des piscines dans les régions chaudes. Les radiations du soleil sont captées par des panneaux à surface plane noire qui absorbent la chaleur (contrairement à des couleurs beaucoup plus claires qui reflètent la lumière). Les capteurs solaires thermiques permettent de produire de l'eau chaude en utilisant le principe physique de l'effet de serre.

Soit les panneaux sont remplis d'air, cet air est chauffé et transmis à l'habitacle, soit ils sont constitués de tubes dans lesquels circule de l'eau ou un liquide dit caloporteur qui transporte la chaleur pour la transmettre ensuite à un réservoir d'eau via un échangeur.

Les panneaux à liquide caloporteur sont plus fréquemment répandus car plus efficients et parce qu'utilisés dans des régions plus froides : le liquide ne gèle pas contrairement aux panneaux dans lesquels circule de l'eau.

Le chauffage solaire s'est diffusé de façon importante en Europe grâce à des politiques de soutien conséquentes (subventions à l'installation), mais si son utilisation est encore dépendante de ces subventions, le pari d'une plus grande diffusion ne peut être remporté que par un renforcement de l'innovation technologique dans cette filière afin d'abaisser les coûts d'installation et d'exploitation mais également dans le but de réduire la surface des panneaux solaires qui demeure très importante.

L'énergie solaire et la production d'électricité

C'est grâce à la découverte de l'effet photovoltaïque du français Edmond Becquerel en 1839 que l'idée de convertir les kilowatts solaires en électricité a été rendue possible.

Pour produire cette l'électricité, l'installation doit, au même titre que pour l'utilisation thermique, récupérer la chaleur des radiations solaires. Cette chaleur est ensuite convertie en énergie électrique mais dans des conditions très différentes puisque la conversion de la chaleur en électricité nécessite d'obtenir une température très élevée. Pour cela la captation de l'énergie solaire dépendra moins de la surface développée pour capter les rayons que de la concentration du rayon sur un point bien précis.

Le panneau solaire est composé de semi-conducteurs, principalement du silicium que l'on trouve abondamment à la surface du globe. Les photons, au contact du semi-conducteur, libèrent des électrons qui en s'agitant produisent de l'énergie électrique. Afin d'atteindre la puissance désirée, plusieurs installations peuvent être montées en série et l'on obtient ainsi un panneau solaire composé de plusieurs modules.

L'énergie solaire est captée au fil de l'ensoleillement et afin de ne pas être dépendant de l'intensité lumineuse (en particulier pendant la nuit), il est possible de relier le système à des batteries régulées qui stockent cette électricité et régulent la charge et la décharge de la batterie. Les installations peuvent être ou non reliées au réseau de distribution d'électricité.

L'énergie solaire une fois captée et transformée en électricité est directement exploitable. Ainsi, l'interrogation sur le débouché dépend avant tout de la « miniaturisation » de l'installation et des évolutions technologiques en la matière.

Les utilisations

On distingue trois types d'utilisations :

  • Les objets de petites tailles de consommation courante : montres, calculatrices, etc.

  • La production décentralisée d'électricité pour les zones reculées et non connectées au réseau électrique.

  • La production d'électricité à destination du réseau électrique visant à réduire la dépendance de nos économies aux énergies fossiles.

L'utilisation pour des petits appareils autonomes n'est pas la plus répandue, de même que son marché affiche une croissance stable mais peu importante chaque année en Europe.

En revanche, la production décentralisée d'électricité à partir de ce procédé représente un peu plus de la moitié des structures installées. Elles participent à l'électrification rurale, des zones reculées ou de certains Pays en Développement.

De nombreuses entreprises sont présentes sur ce segment, ainsi que de nombreuses fondations d'entreprises ou associations qui participent activement au développement de ces systèmes dans des zones reculées ou défavorisées.

Un système de concession existe même parfois dans certains pays où les autorités fiscales délèguent à des opérateurs étrangers le déploiement et la gestion des unités de production. Ces derniers se rémunèrent sur la vente de l'énergie.

Le système est également adapté pour les utilisations combinées de chaleur et d'électricité et donc utilisable par les professionnels qui ont des utilisations prolongées la journée.

La production décentralisée d'électricité à petite ou grande échelle revêt de nombreux avantages. On note à titre d'exemple : les télécommunications (bornes téléphoniques, systèmes satellitaires, péages, panneaux publicitaires), le refroidissement, les systèmes de pompage ou d'éclairage, etc.

Enfin, après les différents chocs pétroliers, l'augmentation continue de la demande énergétique, l'augmentation du prix des matières premières, les guerres et la dépendance énergétique de certaines zones (au rang desquelles l'Europe occupe une "bonne" place) et l'émergence d'une prise de conscience internationale quant aux mesures urgentes à prendre en faveur de l'environnement, certains Etats ont décidé de développer cette technologie à plus grande échelle afin de connecter les installations aux réseaux de distribution d'électricité et ainsi garantir de nouvelles sources d'approvisionnement.

Ces politiques sont dans la plupart des cas accompagnées de mesures de soutien pour faire face au coût élevé des installations pour les particuliers comme pour les entreprises.

Parmi les grandes infrastructures, les centrales électriques sont les plus importantes, suivies par les toits et les murs photovoltaïques. Souvent comparées, dans le principe, aux champs d'éoliennes, ces centrales doivent bénéficier d'un environnement favorable : grande surface disponible, aussi plate que possible, bien ensoleillée et pas trop éloignée du réseau de distribution électrique pour minimiser le coût de raccordement.

[26-05-2008]
 

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