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Tout savoir sur l’énergie solaire
L’énergie solaire est une source d’énergie renouvelable propre, illimitée, peu coûteuse et exploitable presque partout dans le monde : tout point de la surface de la Terre que la lumière du soleil atteint est un endroit potentiel pour générer de l’énergie solaire. Les technologies des énergies renouvelables génèrent de l’électricité à partir de ressources infinies. Comparez, par exemple, la production d’électricité avec des ressources renouvelables à celle des combustibles fossiles. Il a fallu des centaines de milliers d’années pour que le pétrole, le gaz et le charbon se forment, de sorte que chaque fois qu’un de ces éléments est brûlé pour produire de l’électricité, cette ressource finie s’approche de plus en plus de l’épuisement. L’utilisation d’une ressource renouvelable, comme l’éolien, le solaire et l’hydroélectricité, pour produire de l’électricité n’épuise pas ladite ressource. Il y aura toujours une lumière solaire constante qui brillera sur la surface de la Terre, et après avoir transformé la lumière du soleil en électricité, il y a toujours une quantité infinie de lumière solaire pour se transformer en électricité à l’avenir. C’est ce qui fait de l’énergie solaire, par nature, une énergie renouvelable.
Une brève histoire de l’énergie solaire
En 1954, Bell Labs a développé la première cellule photovoltaïque au silicium. Bien que l’énergie solaire ait été auparavant captée et convertie en énergie utilisable par diverses méthodes, ce n’est qu’après 1954 qu’elle a commencé à devenir une source d’électricité viable pour alimenter les appareils sur de longues périodes. Les premières cellules solaires ont converti le rayonnement solaire en électricité avec une efficacité de 4%. A titre de référence, de nombreux panneaux solaires disponibles aujourd’hui peuvent convertir les rayons du soleil en énergie solaire avec une efficacité supérieure à 20%, et ce nombre est en constante augmentation au fur et à mesure que la technologie évolue !
Bien que l’adoption de l’énergie solaire ait été lente au début, un certain nombre d’incitations et de politiques au niveau mondial ont contribué à faire baisser suffisamment le coût des panneaux solaires pour qu’elle soit plus largement adoptée.
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Comment fonctionne l’énergie solaire ?
Un panneau solaire (également connu sous le nom de module solaire) se compose d’une couche de cellules en silicium, d’un cadre métallique, d’une unité de boîtier en verre et d’un câblage pour transférer le courant électrique du silicium. Le silicium (atomique # 14 sur le tableau périodique) est un non-métal avec des propriétés conductrices qui lui permettent d’absorber et de convertir la lumière du soleil en électricité utilisable. Lorsque la lumière atteint une cellule en silicium, celle-ci provoque la mise en mouvement des électrons du silicium, ce qui déclenche un flux de courant électrique. C’est ce qu’on appelle « l’effet photovoltaïque », qui décrit parfaitement le fonctionnement général de la technologie des panneaux solaires photovoltaïques.
La science de la production d’électricité avec des panneaux solaires se résume à cet effet photovoltaïque. Il a été découvert pour la première fois en 1839 par le Français Edmond Becquerel et peut être considéré comme une propriété de matériaux spécifiques (appelés semi-conducteurs) qui leur permettent de créer un courant électrique lorsqu’ils sont exposés au soleil.
Le processus photovoltaïque passe par les grandes étapes suivantes :
- La cellule solaire photovoltaïque au silicium absorbe le rayonnement solaire ;
- Lorsque les rayons du soleil interagissent avec la cellule de silicium, les électrons commencent à se déplacer, créant un flux de courant électrique ;
- Les fils captent et alimentent cette électricité à courant continu (DC) vers un onduleur solaire pour la convertir en électricité à courant alternatif (AC).
Dans un système à plusieurs panneaux solaires (un réseau), le flux d’électrons génère de l’électricité en courant continu (CC). Un onduleur convertit l’électricité CC en électricité à courant alternatif (CA) afin qu’elle puisse être utilisée dans votre maison ou votre lieu de travail. Il faut savoir que les panneaux solaires fonctionnent mieux lorsqu’ils sont dirigés directement vers le soleil et sans aucune ombre, comme celle des arbres.
A quoi servent les onduleurs solaires ?
L’onduleur solaire est une partie vitale du système de production d’énergie car il convertit l’électricité CC en électricité CA utilisable. Les onduleurs sont également essentiels pour la protection contre les défauts, les statistiques du système comme la tension et le courant, la production d’énergie et le suivi du point de puissance maximale.
Que se passe-t-il quand le ciel est nuageux ?
Que vous le croyiez ou pas, les systèmes solaires peuvent toujours produire de l’électricité pour votre maison ou votre lieu de travail lorsque le ciel est nuageux, ou même quand il pleut. Evidemment, la quantité d’énergie que vous pouvez générer a tendance à être beaucoup plus faible que les jours ensoleillés. Sachez toutefois que l’utilisation de panneaux solaires et d’onduleurs plus avancés pourrait réduire l’impact de l’ombre ou des jours nuageux.
Bien que vous ne puissiez pas contrôler les conditions météorologiques, vous pouvez obtenir un rendement plus élevé en veillant à ce que vos panneaux solaires soient installés dans un endroit où des arbres ou des bâtiments ne risquent pas de les mettre à l’ombre. Vous pouvez également éparpiller vos panneaux sur différentes parties de votre toit pour les orienter dans des directions différentes, ce qui pourrait également aider à augmenter le rendement. Les diodes de dérivations peuvent aussi servir à optimiser la production d’énergie solaire, car ils pourraient aider à réduire l’impact de l’ombrage partiel.
Que se passe-t-il quand il y a excès d’électricité ?
Si vous générez plus d’électricité que vous n’en utilisez, l’électricité peut être stockée pour une utilisation ultérieure si vous avez un système de batterie.
Quels sont les types de panneaux solaires ?
Il existe trois options principales en ce qui concerne le type de panneaux solaires, mais les panneaux monocristallins et polycristallins sont les deux choix les plus courants actuellement. Le film mince, quant à lui, demeure l’option la plus compliquée à installer mais aussi la moins efficace (mais pas chère) :
- Les panneaux monocristallins sont découpés à partir de plus gros cristaux de silicium pour leur donner une couleur uniforme bleue ou noire. Ce type de panneau solaire offre une efficacité plus élevée. Un inconvénient est cependant leurs bords incurvés, qui conduisent à un espace perdu lorsque plusieurs cellules sont combinées pour créer un panneau solaire. Ainsi, bien que les cellules monocristallines soient plus efficaces individuellement celles polycristallines, dans une disposition en panneau, elles ne le sont que légèrement plus.
- Les panneaux polycristallins sont créés en versant du silicium dans des modèles plutôt qu’en coupant du cristal. Ce processus conduit à des cellules solaires parfaitement carrées, mais elles sont moins pures que les cellules monocristallines. Bien que les cellules polycristallines soient moins économes en énergie que celles monocristallines, elles peuvent être plus étroitement reliées en panneaux, de sorte qu’elles ne sont que légèrement moins efficaces que les monocristallines lorsqu’elles sont disposées en panneaux ;
- Les panneaux solaires à couche mince ou film mince ne sont pas fabriqués à partir de cristaux de silicium mais en pulvérisant une couche de silicium sur une surface. Bien que les cellules en couches minces soient peu coûteuses à produire, elles sont plus lourdes et beaucoup moins efficaces que les cellules monocristallines ou polycristallines.
Il y a quelques années, le seul choix disponible pour les personnes qui n’avaient qu’une petite surface sur le toit de leur maison était les panneaux solaires monocristallins les plus chers. Mais comme la technologie des panneaux a beaucoup avancé, on peut maintenant opter pour les panneaux solaires polycristallins légèrement moins efficaces mais plus rentables, sans compromettre trop l’efficacité énergétique.
Étant donné que les panneaux solaires monocristallins et polycristallins sont aujourd’hui très proches en termes d’avantages, le choix se fait désormais généralement en fonction des préférences personnelles des consommateurs. Les panneaux solaires monocristallins sont élégants et de couleur uniforme et ils ont de plus grands espaces entre les panneaux grâce à leur conception incurvée. D’un autre côté, les panneaux polycristallins ont tendance à être colorés avec des espaces plus petits entre les cellules et ont donc moins d’espace perdu.
Quelques avantages de l’énergie solaire
Saviez-vous que l’énergie que le soleil fournit à la Terre pendant une heure pourrait répondre aux besoins énergétiques mondiaux pendant un an ? Le soleil est une puissante source d’énergie dont nous ne profitons que très peu. Exploiter cette puissance en installant des panneaux solaires peut faire une différence significative pour la planète. Bien qu’elle ait été largement critiquée pour son coût ou une prétendue inefficacité, l’énergie solaire s’est révélée extrêmement bénéfique, non seulement pour l’environnement mais aussi pour l’économie privée.
Grâce aux subventions sur les panneaux solaires, ainsi qu’à leurs prix de plus en plus compétitifs sur le marché, l’énergie solaire est devenue la principale source d’énergie pour de plus en plus de familles de par le monde. La technologie a été considérablement améliorée ces dernières années, et a été complétée par des systèmes de batteries de stockage de l’énergie produite, transformant le solaire en une source d’énergie propre beaucoup plus efficace.
Quid des panneaux solaires aérovoltaïques ?
Les panneaux solaires photovoltaïques traditionnels perdent environ 60% de l’énergie solaire qui est à sa disposition. Dans une unité standard, cette chaleur a été perdue – c’est-à-dire jusqu’au développement d’un panneau aérovoltaïque qui récupère l’énergie solaire qui autrement serait gaspillée et l’utilise pour réguler la température à l’intérieur d’un bâtiment.
La technologie aérovoltaïque, inventée en 2013, a été une véritable percée dans l’univers de la production de l’énergie solaire. Un panneau aérovoltaïque capte les rayons du soleil pour produire de l’électricité, tout comme un panneau photovoltaïque standard. Mais il ne se contente pas de produire de l’électricité : l’arrière du panneau aérovoltaïque capte la chaleur de l’atmosphère, où elle est filtrée à travers un module de ventilation et de gestion de l’énergie avant d’être utilisée pour chauffer la maison et purifier l’air à l’intérieur. Il est efficace même les jours nuageux et la nuit. C’est parce que le système solaire aérovoltaïque fonctionne en absorbant l’énergie atmosphérique, pas la lumière directe du soleil. Cela vous permet de profiter des nombreux avantages économiques des technologies renouvelables toute l’année, quelles que soient les conditions météorologiques.
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