panneau solaire

Energie solaire comment ça marche ? Guide Complet

Par admin, le , mis à jour le 7:51 — 10 minutes de lecture
Energie solaire fonctionnement

L’énergie solaire est l’une des sources d’énergies renouvelables les plus utilisées sur terre.

Elle est diffusée par le rayonnement du soleil à travers ses réserves gazeuses qui se comptent en milliards.

Elle est à l’échelle humaine illimitée et se révèle comme étant une alternative importante à l’accès impossible de l’électricité dans certaines zones du globe.

Elle est manipulée suivant des procédés et sa transformation est utile à bien des fins dans plusieurs domaines.

Ainsi, elle est transformée en plusieurs autres énergies alternatives. Voici une présentation du fonctionnement de l’énergie solaire et le processus par lequel elle est exploitée.

Fonctionnement scientifique de l’énergie solaire

Avant d’être exploitable, l’énergie solaire doit suivre tout un processus de transformation. Elle est en effet émise par les rayonnements solaires.

Ces derniers, au travers des rayons gamma et des ondes radio en transitant par la lumière visible, sont composés de photons.

energies solaires photons
Exemple d’un photon

Lesquels photons constituent des vecteurs de cette énergie et des composants fondamentaux de la lumière.

Ainsi, l’énergie solaire s’obtient des réactions de la fusion nucléaire qui animent le soleil.

Sur la terre, cette énergie est à l’origine de la photosynthèse des végétaux, du cycle de l’eau, du vent.

Or, le règne animal, ainsi que les êtres humains vivent des végétaux qui sont à l’origine de toutes les chaînes alimentaires.

C’est dire que l’énergie solaire alimente tous les types de production énergétique, sauf la géothermie, l’énergie marémotrice, et l’énergie nucléaire.

Elle est aujourd’hui transformée sur terre en une multitude d’énergies alternatives. Il y a notamment : l’énergie cinétique, l’énergie chimique, l’énergie électrique et l’énergie thermique.

De manière simple et méthodique, il faut comprendre que l’énergie solaire dépend de :

  • l’énergie envoyée par le soleil, qui subit des fluctuations avec son activité de fusion
  • la saison, la latitude et l’heure, qui ont des incidences sur la hauteur du soleil au ciel, et ainsi influent l’énergie transmise par unité de surface au sol :
  • la nébulosité, qui est conséquente à l’équateur et plus faible en milieu intertropical.

Par ailleurs, il est à noter que l’énergie solaire est transformée à travers deux voies principales.

Il y a d’une part, l’énergie solaire photovoltaïque qui procède directement à la transformation des rayons solaires en énergie électrique.

Et d’autre part, il y a l’énergie solaire thermique, qui utilise l’énergie thermique du soleil pour la transformer en électricité.

Il faut noter qu’il y a une troisième qui rejoint la première : c’est l’énergie thermodynamique.

Comment est exploitée l’énergie solaire ?

L’exploitation de l’énergie solaire à travers les trois niveaux de transformation suit des procédés bien distincts pour alimenter la terre.

L’énergie solaire thermique

L’énergie solaire thermique se sert de la chaleur du rayonnement du soleil d’abord en usage direct comme chauffe-eauchauffages solaires, sécheuses solaires, cuisinières, etc.

énergie solaire thermique
Energie solaire thermique

Puis en usage indirect, cette chaleur est utilisée comme dessalement, rafraîchissement solaire, etc.

De cette manière, l’énergie solaire thermique est utilisée pour le chauffage des locaux ou de l’eau grâce à des capteurs thermiques. Ces capteurs thermiques existent sous plusieurs formes différentes.

Néanmoins, leur principe d’utilisation est unique. En effet, le capteur thermique procède à l’absorption des photons solaires et à leur transformation en chaleur.

Cette dernière est, par la suite transmise à un caloporteur qui la transite vers un réservoir de stockage de chaleur.

L’énergie solaire thermodynamique

En dehors de ces usages traditionnels, l’énergie solaire thermique est également employée par voie thermodynamique.

Le procédé par lequel ceci est fait est le même qu’avec un central électrique.

En effet, la production à une très haute pression de gaz ou de vapeur est turbinée pour connaître, par la suite une transformation en électricité.

Toutefois, il est à noter que ce procédé n’est possible qu’à des températures conséquentes, allant de 250 degrés Celsius à plus de 1 000 degrés Celsius.

Lesquelles températures sont atteintes en concentrant la lumière solaire grâce à des miroirs vers un fluide caloporteur.

En outre, il existe des technologies de concentration.

Celles-ci favorisent le stockage d’une part de l’énergie solaire thermique sous la forme de chaleur.

Le stockage sert à réduire les conséquences de la discontinuité de la ressource solaire.

Le but est de continuer à produire l’électricité même après le coucher du soleil.

Au nombre de celles-ci, il y a d’abord les centrales solaires cylindro-paraboliques qui détiennent une concentration linéaire et sont équipées d’auges paraboliques.

Ensuite, les centrales solaires à miroirs de fresnel qui détient également des concentrations linéaires et est équipé de lames de miroirs brièvement incurvées.

Puis, il y a les centrales solaires à tour, celles-ci sont dotées d’héliostats qui renvoient le rayonnement sur le concentrateur.

Enfin, il y a les paraboles solaires Dish-Stirling munies d’une concentration ponctuelle. Elles sont également équipées d’un moteur Stirling.

L’énergie solaire photovoltaïque

Tout d’abord, le terme photovoltaïque fait référence au phénomène physique découvert en 1 839 par Alexandre Edmond Becquerel en 1 839.

Il peut également désigner la technique qui est associée à ce phénomène.

Fonctionnement de l’énergie photovoltaïque en détaille

La technique photovoltaïque consiste à convertir l’énergie solaire directement en électricité.

En effet, l’énergie solaire photovoltaïque constitue l’électricité qui résulte de la transformation d’une partie du rayonnement du soleil au sein d’une cellule photovoltaïque.

énergie solaire photovoltaïque fonctionnement
énergie solaire photovoltaïque fonctionnement

Laquelle cellule est fabriquée à base de matériaux semi-conducteurs, à l’image du silicium.

L’emploi de l’énergie solaire photovoltaïque dans la production de l’électricité à l’échelle mondiale est encore très faible.

Toutefois, grâce aux progrès technologiques à venir, la baisse de son coût, sa simplicité et à sa polyvalence, elle est destinée à un avenir élogieux.

C’est une énergie capable de fonctionner sans branchement à un réseau et répondre néanmoins aux besoins en énergie électrique d’une maison ou une industrie.

La première application de l’énergie solaire photovoltaïque a été faite dans le secteur spatial avec les satellites.

Suite à cette expérimentation, d’autres domaines l’ont ensuite employée. Au nombre de ces domaines, il y a notamment le balisage aérien et maritime, les télécommunications, le pompage de l’eau et l’éclairage domestique.

En revanche, vu que le soleil ne brille pas 24 heures/24, son application exige l’utilisation de batteries et autres systèmes.

Ces dispositifs stockent l’électricité pour une consommation en dehors de la période d’ensoleillement.

Les panneaux solaires

Les panneaux solaires sont-ils vraiment rentables ?

Oui mais à certaines conditions :

l’inclinaison des panneaux solaires sur votre toiture ainsi que son placement géographique compte grandement dans la rentabilité de ceux-ci.

inclinaison soleil panneau solaire

Votre position géographique compte aussi, voyez plutôt cette carte de la France et son taux de radiation.

Carte France ensoleillement radiation annuelle
Carte France ensoleillement radiation annuelle

Une deuxième carte plus détaillée de la France et de son émission de radiation

Carte France émission radiation
Carte France émission radiation

Pour que l’énergie solaire fournisse l’électricité dans un bâtiment, des panneaux doivent être installés sur le toit.

Le fonctionnement de ce dispositif se base sur divers éléments. Il y a d’abord un module qui contient les cellules photovoltaïques.

Grâce à ces dernières, le module transforme l’énergie en tension électrique continue. Il y a ensuite un système de montage appelé système d’intégration à la toiture.

Ce système ancre le panneau photovoltaïque au bâtiment. Il y a à la fin un hébergement qui met en place une jonction imperméable entre le panneau et le reste de la toiture.

L’onduleur

Une installation photovoltaïque ne se limite pas simplement à mettre des panneaux orientés à 45 degrés sur son toit.

Un onduleur est un dispositif indispensable au procédé de transformation.

En effet, il va servir à convertir l’énergie du soleil en électricité.

Ce dispositif est un petit boîtier avec plusieurs composantes électroniques.

Il joue le rôle de transformateur de courant continu que contiennent les panneaux solaires photovoltaïques en courant alternatif.

Ce dernier sera à présent capable de satisfaire les besoins en énergie électrique du bâtiment.

Par ailleurs, l’onduleur est un outil qu’il faut garder à l’abri des intempéries et de la chaleur.

Vous pouvez par exemple l’installer dans un garage, et veiller à ce qu’il soit le plus près possible des panneaux en vue d’une meilleure performance.

Avantages et enjeux liés à l’exploitation de l’énergie solaire

Depuis quelques années, il y a une révolution en ce qui concerne l’exploitation de l’énergie solaire.

Elle est beaucoup plus employée pour divers usages à plusieurs coins du globe. Cela révèle à quel point elle est avantageuse.

Il est alors essentiel de montrer un aperçu des enjeux liés à son exploitation.

Enjeux environnementaux et économiques

L’énergie solaire est renouvelable et potentiellement inépuisable à l’échelle de l’homme. De ce fait, elle est considérée comme l’énergie de l’avenir.

L’enjeu lié à son exploitation est de taille.

Elle est grande en ce sens que les problèmes d’irrégularité climatique et de grandes variations des champs de ressources fossiles prennent de l’ampleur.

Son fort potentiel relié à la nécessité de réduire l’émission des gaz à effet de serre fait aujourd’hui de l’énergie solaire un vecteur de développement.

Rentabilité et rendement

L’investissement dans une centrale solaire est très important : le prix est élevé. Cependant, ses frais de fonctionnement sont faibles.

C’est dire que la production de l’énergie solaire revient plus rentable que l’électricité traditionnelle.

De plus, l’utilisation de ces dispositifs de production d’énergie solaire vient remédier au coût élevé du transport des combustibles.

Son rendement est également conséquent dans les zones isolées où il est difficile, voire impossible, d’accéder au réseau électrique.

C’est pour cette raison que plusieurs pays du monde ont opté pour des systèmes d’incitation financière dans le but d’encourager les premières installations.

L’énergie solaire est intarissable et offre des avantages qui regroupent plusieurs aspects.

Il y a aujourd’hui en France et dans plusieurs pays d’Europe, une multitude de projets basés sur l’exploitation de l’énergie solaire.

Dans cet élan, dans des années à venir, l’utilisation de l’énergie sera beaucoup plus répandue à l’échelle mondiale.

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