Tout savoir sur la production d’énergie solaire

La plus grande source d’énergie disponible sur Terre est le soleil. Même s’il ne brille pas tous les jours de mille feux, notamment chez nous, il est un acteur primordial dans la production d’énergie et son rôle devrait encore s’intensifier.

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Comme l’énergie éolienne, l’énergie solaire ne pollue pas, est naturelle, gratuite et intarissable. Polyvalent, le soleil est utilisé tant pour la production d’électricité que de chaleur : il s’agit alors d’énergie photovoltaïque ou thermique.

La production d’électricité à partir d’énergie solaire est réalisée soit dans des centrales solaires photovoltaïques qui utilisent le rayonnement du soleil, soit dans des centrales solaires thermodynamiques. La particularité de ces dernières ? Exploiter ce rayonnement grâce à des miroirs réfléchissants qui vont le réorienter vers un fluide. Celui-ci sera alors chauffé à des températures élevées et permettra de générer de l’électricité. Enfin, l’énergie solaire peut être aussi utilisée pour produire de la chaleur notamment pour votre eau sanitaire et ce grâce au dispositif du chauffe-eau solaire.

La plus grande centrale solaire du monde Topaz en Californie
Centrale solaire Topaz en Californie, l’une des plus grandes du monde

Fonctionnement des centrales solaires photovoltaïques

Les centrales solaires photovoltaïques sont évidemment construites dans les pays ensoleillés. Alors que les plus imposantes se situent aux États-Unis, l’Europe dispose entre autres de celle de Cestas. Située en France, au sud de Bordeaux, elle couvre 260 hectares, soit 350 terrains de football. Inaugurée en décembre 2015 comme la plus grande centrale photovoltaïque du Vieux Continent, elle est dotée d’une puissance de 300 MWc. Plus concrètement, elle devrait chaque année satisfaire les besoins en électricité de 300 000 habitants. À titre de comparaison, la centrale nucléaire de Tihange a une puissance totale de 3 016 MW. Elle est donc capable de produire bien plus d’électricité, du moins lorsque ses réacteurs ne sont pas mis à l’arrêt.

Quant au fonctionnement des centrales photovoltaïques, il est le même que celui des panneaux solaires que vous retrouvez sur les toits des maisons en Belgique. Toutefois, la surface de ces installations est bien plus grande. Par exemple, la centrale californienne « Solar Star »contient plus de 1,7 million de panneaux et s’étend sur une surface d’environ 15 km².

Concrètement, un panneau est composé de cellules photovoltaïques qui sont constituées de matériaux contenant du silicium. Dès qu’elles vont être exposées à la lumière, elles vont être capables de produire du courant électrique continu. Celui-ci va ensuite être récupéré par un onduleur qui va le transformer en courant alternatif. Maintenant compatible avec le réseau de distribution électrique, le courant peut y être injecté afin d’être consommé par les clients.

Par ailleurs, c’est logique, plus il y a de soleil, plus importante sera la production d’électricité. Cependant, il ne faut pas confondre soleil et chaleur ! La chaleur ne contribue pas au rendement, que du contraire ! Si la température augmente trop, le rendement diminue. Il est donc conseillé aux particuliers souhaitant acquérir des panneaux de toujours laisser de 7 à 10 cm de vide entre le dispositif et la toiture. De cette manière, l’air circule entre les deux et refroidit le panneau.

Avec les panneaux photovoltaïques vient une nouvelle unité de mesure de puissance : le kWc, le kilowatt-crête ! Il s’agit de la puissance délivrée par une installation photovoltaïque dans des conditions standard d’ensoleillement, de température et de lumière ! Cela fait pas mal de variables pouvant modifier les performances des modules !

Si ces centrales sont réputées pour être fiables et peu coûteuses en termes d’entretien, elles ne font cependant pas l’unanimité. En effet, elles sont parfois installées sur des terres fertiles, ce qui n’est sans doute pas la meilleure utilisation globale de nos ressources naturelles.

Les centrales solaires thermodynamiques

Les centrales thermodynamiques sont surtout situées aux États-Unis. Elles utilisent une technologie plus ancienne qui permet la production d’électricité grâce aux phénomènes d’induction électromagnétique.

Précisément, ces centrales captent les rayons du soleil à l’aide de miroirs réfléchissants. Ceux-ci vont concentrer la chaleur et la faire converger vers un fluide caloporteur. Ce fluide atteindra alors des températures très élevées et sera transformé en vapeur dans la chaudière. Sous pression, la vapeur va activer la turbine, qui à son tour mettra en marche l’alternateur. C’est ce dernier qui va créer le courant électrique alternatif.

Par rapport aux centrales photovoltaïques, les thermodynamiques ont pour avantage de pouvoir continuer à produire de l’électricité une fois le soleil couché. Elles ont pour cela besoin de réservoirs servant à stocker l’énergie. Grâce à ce système, la chaleur contenue dans le fluide va pouvoir être extraite plusieurs heures après que le soleil ait disparu.
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Les chauffe-eau solaires

Cette technologie permet de créer à partir de l’énergie solaire non pas de l’électricité mais de la chaleur. Les panneaux solaires thermiques transforment les rayons du soleil en chaleur et la transfèrent via les canalisations sous forme de fluide caloporteur jusqu’au chauffe-eau. Ce fluide restitue donc la chaleur dans le ballon d’eau chaude.

Ce système permet d’assurer une grande partie des besoins en eau chaude d’un foyer. Cependant, comme le soleil ne brille pas tout le temps en Belgique, il est conseillé d’installer un système d’appoint fonctionnant à l’électricité ou le gaz.

Comprendre l’énergie solaire en vidéo

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