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L’augmentation de l’énergie solaire durable

L’énergie solaire est une source d’énergie respectueuse de l’environnement. Découvrez ce que les rayons du soleil peuvent faire pour alimenter et préserver la planète.

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Qu’est-ce que l’énergie solaire ?

L’énergie solaire est une énergie qui provient du soleil. La chaleur et la lumière du soleil sont exploitées et utilisées pour générer de l’électricité ou de l’énergie thermique pour divers besoins domestiques, commerciaux et opérationnels. La sortie d’un système d’énergie solaire est mesurée en watts.

L’énergie solaire, également connue sous le nom de puissance solaire, de génération solaire ou de radiation solaire, est la source d’énergie la plus  abondante et renouvelable. Une source d’énergie renouvelable est une source d’énergie qui peut être régénérée. Contrairement aux combustibles fossiles (pétrole, gaz naturel et charbon), cette source d'énergie n'est pas épuisée après une seule utilisation. En outre, l'énergie éolienne, l'énergie hydraulique et l'énergie géothermique sont d'autres exemples d'énergies renouvelables.

Vous pouvez être surpris d’apprendre que les technologies d’énergie solaire ne sont pas une découverte moderne : L'utilisation de l'énergie solaire remonte au 7e siècle avant J.-C., lorsque les hommes ont utilisé des loupes et les rayons du soleil pour faire du feu et brûler des fourmis. Bien entendu, depuis ce temps, il y a eu des développements et des avancées majeurs dans les technologies d’énergie solaire.

Voici une brève vue d’ensemble et une chronologie de l’énergie solaire, selon le Département de l’énergie des États-Unis :

  • En 1767, le scientifique suisse Horace de Saussure a construit le premier capteur solaire au monde.
  • Edmond Becquerel, physicien français, a découvert l'effet photovoltaïque - lorsque la lumière ou l'énergie rayonnante produit une tension ou un courant électrique - en 1839.
  • Des décennies plus tard, le mathématicien français Augustin Mouchot a déposé des brevets pour des moteurs solaires.
  • En 1883, l'inventeur new-yorkais Charles Fritts a créé une cellule solaire en recouvrant du sélénium d'une fine couche d'or, ce qui a permis d'obtenir un taux de conversion énergétique de 1 à 2 % (à titre de référence, la plupart des cellules solaires modernes fonctionnent à un taux compris entre 15 et 20 %), d' après le Smithsonian Magazine. L'inventeur Edward Weston a reçu deux brevets pour des cellules solaires cinq ans plus tard.
  • Albert Einstein a publié un article sur l'effet photoélectrique au début des années 1900.
  • En 1954, les Bell Telephone Laboratories ont produit une cellule solaire au silicium - la première cellule capable de convertir suffisamment d'énergie pour faire fonctionner les équipements électriques quotidiens - avec un rendement de 4 % (et plus tard de 11 %). Six ans plus tard, Hoffman Electronics a atteint 14 % d’efficacité.
  • Dans les années 1970, Dr. Elliot Berman a conçu une cellule solaire moins coûteuse, ce qui a permis de réduire le prix à 20 USD par watt.
  • Paul MacCready a construit un avion solaire (le premier du genre) équipé de 16 000 cellules solaires et l'a piloté de la France au Royaume-Uni en 1981.
  • En 1998, le scientifique Subhendu Guha a conduit à l’invention de panneaux solaires flexibles qui convertissent la lumière du soleil en électricité pour les toits.
  • Dans les années 2000 et au-delà, de grands progrès continuent d’être réalisés dans la capacité et l’efficacité des technologies d’énergie solaire.

 

Aujourd’hui, « l’énergie solaire est la source d’électricité la plus rapide et la plus abordable » des États-Unis, selon Energy.gov, avec 3 millions d’installations dans le pays. Dans le monde entier, l’énergie solaire est également en hausse pour une utilisation domestique et industrielle.

Les panneaux solaires rectangulaires noirs que vous voyez sur certaines maison sont un exemple courant d’énergie solaire. Les entreprises ont également adopté cette forme de production d'énergie solaire - même Disney World possède une installation solaire en forme de Mickey Mouse composée de 48 000 panneaux solaires à l'extérieur de son parc à thème Epcot.

Les technologies solaires ont continué à évoluer et à s’améliorer au fil des années. Cet article fournit une vue d’ensemble de l’énergie solaire, de son fonctionnement, des avantages de son utilisation et de l’avenir de l’énergie solaire.

Comment l’énergie solaire est-elle collectée et stockée ?

L’énergie solaire, ou plus spécifiquement les rayons du soleil, est collectée et stockée par le biais de différentes méthodes. Vous trouverez ci-dessous une répartition du processus et des différents composants impliqués à chaque étape du processus. Tout d’abord, trois technologies principales sont utilisées pour exploiter l’énergie solaire :

Photovoltaïque (VA)

Implique l’utilisation d’un appareil (par exemple, des panneaux solaires) pour absorber la lumière du soleil et le transformer en énergie électrique. Ces appareils sont appelés cellules solaires et sont connectés pour former des unités plus grandes qui génèrent de l’énergie.

Énergie solaire à concentration (ESP)

Collecte l’énergie du soleil pour créer de la chaleur, qui est ensuite utilisée pour générer de l’électricité. Cette technologie utilise des miroirs pour focaliser ou « concentrer » l'énergie lumineuse.

Chauffage et refroidissement solaires (SHC)

Collecte l’énergie du soleil et l’utilise pour fournir des services de chauffage et de refroidissement aux maisons et aux entreprises. Cette technologie utilise un collecteur solaire, des tuyaux isolés et un conteneur de stockage d’eau chaud.

Composants de stockage d’énergie solaire

Une fois que l’énergie solaire a été contrôlée à cette étape, plusieurs composants de base sont nécessaires pour la stocker, selon Green Building Elements :

  • Batteries

    Cœur des systèmes de stockage d’énergie. Les deux types de piles les plus courants sont le lithium-nickel-manganèse-cobalt et le lithium-fer-phosphate.

  • Sous-panneaux électriques pour les charges critiques

    Vous permettent de décider quels appareils essentiels seront alimentés en cas de coupure de courant.

  • Panneaux solaires

    Utilisé pour recharger les batteries. Les panneaux solaires à couche mince, PERC, polycristallins et monocristallins sont des types différents de panneaux solaires.

    De quoi sont constitués les panneaux solaires ? À la base, les panneaux solaires contiennent généralement du silicium - le matériau semi-conducteur le plus couramment utilisé dans les cellules photovoltaïques -, une enveloppe en verre, un cadre métallique et d'autres éléments destinés à maintenir le panneau ensemble et à en assurer la fonctionnalité.

  • Onduleurs

    Utilisé pour convertir le courant alternatif en courant direct (les panneaux solaires et les batteries convertissent le courant direct en courant alternatif).

Stockage d’énergie solaire

Ensuite, selon Green Building Elements, il existe trois façons de stocker l’énergie solaire :

Une batterie en construction

Stockage sur batterie

Le plus souvent, les batteries de type lithium-ion sont utilisées pour stocker l’énergie solaire.

Une centrale énergétique pour le stockage d’énergie mécanique

Stockage d’énergie mécanique

L'air comprimé (introduit dans un récipient, comme un réservoir, et distribué selon les besoins), l'hydroélectricité par pompage (l'eau est poussée dans des turbines génératrices pour produire de l'énergie lorsqu'il y a une demande) et le volant d'inertie (l'énergie excédentaire est utilisée pour fournir de l'énergie en cas de besoin) sont trois variantes de ce type de système de stockage.

Vue aérienne de grands bâtiments d’énergie cylindriques

Stockage thermique

Utilise du sel et de l’eau en fusion dans un réservoir isolé pour contenir de l’énergie.

Il existe également le «stockage virtuel», un processus qui permet de chauffer ou de refroidir un bâtiment avant qu'il n'y ait un pic anticipé de la demande d'électricité. Le bâtiment stocke ensuite cette énergie quand elle est nécessaire.

Pour obtenir la liste complète des termes et des définitions, afficher le glossaire d’énergie solaire au Département de l’énergie des États-Unis.

Avantages de l’énergie solaire

Quels sont les avantages de l’énergie solaire ? Il existe un certain nombre d’entre elles, notamment les activités environnementales, les opportunités professionnelles et les crédits d’impôt. Voici une vue d’ensemble de certains des principaux avantages :

  • Elle est plus respectueuse de l'environnement que les sources d'énergie traditionnelles

    La planète est probablement la première chose à prendre en compte lors de la prise en compte des avantages de l’énergie solaire. Les énergies renouvelables telles que l’énergie solaire aident à réduire la dépendance mondiale vis-à-vis de l’eau, réduire notre empreinte carboneet à fournir de l’électricité sans provoquer de pollution toxique.

  • Les coûts de maintenance de l’énergie solaire ont été améliorés

    Si le coût de l'installation initiale peut être prohibitif pour certains ménages, les coûts d'entretien ont diminué au fil des ans. Plus précisément, au cours de la dernière décennie, le coût d’installation de l’énergie solaire a diminué de 60 %. (Toutefois, les coûts peuvent dépendre de facteurs tels que la région et les contraintes de chaîne d’approvisionnement.)

  • Diverses incitations fiscales visent à encourager l’utilisation des systèmes solaires

    La transition vers l’énergie solaire peut vous permettre de réaliser des économies (même si le bénéfice n’est pas immédiat). L’État américain propose ainsi un crédit d’impôt fédéral déductible des frais d’installation d’un système solaire photovoltaïque. Les collectivités territoriales peuvent également proposer des programmes pour compenser en partie le niveau de prix plus élevé.

  • Les technologies de production d’électricité solaire ont évolué

    Les équipements et technologies de stockage ont été considérablement améliorés. Aujourd’hui, les panneaux solaires produisent une énergie accrue, utilisable plus longtemps (avec un rendement d’environ 20 %) et ont une durée de vie maximale de 30 ans.

L’utilisation de l’énergie solaire pour votre domicile ou votre entreprise présente de nombreux avantages. Toutefois, cette source d’énergie n’est pas sans ses limitations. Voici quelques inconvénients à l’utilisation de l’énergie solaire :

  • La pollution est toujours un problème. Bien que l'énergie solaire soit une solution plus respectueuse de l'environnement que la combustion de combustibles fossiles, certains produits chimiques et matériaux utilisés dans le processus de fabrication des cellules photovoltaïques produisent des déchets dangereux.
  • Il peut être coûteux à configurer. Même si l’énergie solaire peut vous faire économiser de l’argent, l’installation initiale et l’équipement peuvent être coûteux.
  • Il existe des limitations de service. L'énergie étant produite lorsque le soleil est présent, certaines heures de la journée et certaines conditions météorologiques (comme un ciel nuageux) ne sont pas optimales pour l'énergie solaire.
  • Autres impacts environnementaux. L’utilisation de l’eau, l’utilisation de la terre et la perte potentielle d’eau sont des considérations qui doivent être prises en compte lors de la mise à l’échelle des systèmes d’énergie solaire.

À partir de ce dernier point, l’énergie solaire offre des opportunités conviviales pour le secteur et l’entreprise. Par exemple, les outils et applications émergents peuvent aider les organisations à visualiser des simulations de réservoirs afin d'augmenter les taux de réussite des forages et de moderniser les réseaux électriques pour les ressources énergétiques distribuées afin de réduire les coûts et d'élargir les possibilités. Il y a également eu de grands progrès en utilisant l’informatique quantique pour l’optimisation de la génération d’énergie.

Comment implémenter l’énergie solaire

Avant d’implémenter l’énergie solaire, effectuez vos recherches. Vous devrez calculer les coûts pour votre région, vérifier les remises et les crédits d'impôt disponibles, étudier différents systèmes et consulter les avis sur les entreprises d'installation de systèmes. Vous pouvez techniquement installer des panneaux solaires vous-même, mais vous souhaiterez déterminer si c’est la meilleure option pour vous.

Si vous êtes propriétaire d'une entreprise, vous devez tenir compte de plusieurs éléments lorsque vous passez à l'énergie solaire, notamment ce qui consomme de l'électricité sur votre lieu de travail (le système de refroidissement et de chauffage, les machines, l'équipement, etc.). Même si, comme pour les ménages, vous finirez par réaliser des économies,  le passage à l'énergie solaire représentera probablement un investissement initial en temps et en argent. Toutefois, il existe des solutions d’énergie IoT disponibles pour vous aider à réduire les coûts d’exploitation tout en optimisant l’offre et la demande et en surveillant la maintenance des ressources du réseau.

Pour l’installation à domicile, la plupart des gens considéreraient probablement que l’étiquette de prix élevé est le plus gros obstacle à la prise en main de l’énergie solaire. Par exemple, le coût d'un système de panneaux solaires pour une maison de taille moyenne aux États-Unis - après tout crédit d'impôt pour l'énergie solaire - varie entre 11 144 et 14 696 USD, et entre 200 et 250 USD par panneau pour un petit projet de bricolage, selon Consumer Affairs. Certains guides étendent davantage la plage, en répertoriant les coûts entre 10 000 USD et 25 000 USD aux États-Unis. Il existe également des «coûts indirects » à prendre en compte, tels que les frais d'autorisation et de main-d'œuvre pour l'installation. Vous pouvez choisir de louer des panneaux solaires, ce qui signifie que vous n'avez pas à payer les frais d'installation, d'entretien ou de réparation, mais il y a des avantages et des inconvénients à prendre en compte.

Le prix initial peut être élevé pour la plupart des ménages, et il faut attendre la période d'amortissement des panneaux solaires (en moyenne, le retour sur investissement se fait en sept à douze ans). Mais les économies peuvent également être significatives : L’énergie solaire peut faire économiser aux résidents des États-Unis entre 600 et 2 000 USD sur les coûts d’électricité, par an, selon HomeGuide. En outre, certaines installations coûtent moins cher que les chiffres répertoriés. La taille de votre maison (une propriété plus grande indique généralement un prix plus élevé), votre niveau de consommation d'énergie et les types de technologies que vous choisissez pour votre système sont les trois principaux facteurs qui influenceront les coûts. Des sites web tels que Solar Estimate vous permettent d’entrer votre code postal ou de choisir votre emplacement sur la carte virtuelle pour vous aider à déterminer les coûts d’installation des panneaux solaires sur votre domicile.

Vous pouvez également choisir d’incorporer l’énergie solaire dans votre vie quotidienne de différentes manières, petites et grandes. Vous n’avez pas besoin de dépenser beaucoup d’argent pour commencer à utiliser l’énergie solaire. Par exemple, vous pouvez acheter un étui solaire pour votre smartphone, des lampes de poche à recharge solaire pour votre kit d'urgence de voiture ou un réchaud solaire pour votre prochain voyage en camping - dans certains cas, pour moins de 100 USD. En dehors des panneaux solaires, il existe également d'autres options pour alimenter votre maison en énergie solaire. Les résidents peuvent utiliser des appareils à énergie solaire pour préchauffer leur piscine et configurer des lumières solaires pour égayer leur maison ou leur jardin la nuit. Vous pouvez également utiliser la génération solaire dans votre vie professionnelle. Vous voulez travailler à distance, hors site ? Apportez un chargeur solaire portable pour alimenter votre ordinateur portable pendant que vous travaillez à l'extérieur dans un café.

L’avenir de l’énergie solaire

L’avenir de l’énergie solaire est lumineux (jeu de mots), car :

Jusqu’à ce dernier point, les carrières dans le domaine de l’énergie renouvelable sont en pleine expansion. Ce secteur emploie plus de 3 millions de personnes aux États-Unis et 11 millions dans le monde, d’après l’Environmental and Energy Study Institute. Le nombre de postes dans le secteur solaire varie selon les États-Unis Par exemple, il y a 211 postes dans le domaine solaire répertoriés en Dakota du Nord contre plus de 10 000 au Texas, selon l’Association des industries de l’énergie solaire (SEIA). Néanmoins, le secteur de l'énergie solaire comprend des ingénieurs, des chercheurs, des opérateurs de centrales solaires, des installateurs d'équipements et toute une série d'autres professionnels qui travaillent dans tout le pays.

Les entreprises envisagent également l’énergie solaire et d’autres énergies renouvelables. Les grandes entreprises technologiques ont annoncé des initiatives de responsabilité sociale et des objectifs environnementaux pour leurs organisations. Par exemple, Microsoft s'est engagé à être positif en eau et négatif en carbone d'ici 2030. Les consommateurs se soucient de plus en plus de la responsabilité sociale des entreprises. Il faut donc s'attendre à ce que de plus en plus d'organisations élaborent des politiques relatives à leur engagement en faveur du développement durable dans un avenir proche.

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Foire aux questions

  • L’énergie solaire est l’énergie du soleil qui peut être générée en électricité. Il s'agit d'une source d'énergie renouvelable, ce qui signifie qu'elle peut être reconstituée et qu'elle ne s'épuise pas après avoir été utilisée une seule fois. L'énergie solaire a de multiples usages et peut être utilisée pour alimenter les bâtiments, chauffer l'eau, recharger les appareils électroniques et les dispositifs applicables, etc. L'énergie solaire est également connue sous le nom d'énergie solaire ou de rayonnement solaire. En savoir plus >

  • L’énergie solaire peut être utilisée à la fois localement et commercialement. Au niveau résidentiel, par exemple, elle peut fournir de l'électricité, de l'eau chaude, du chauffage et de la climatisation. Certaines entreprises utilisent l'énergie solaire pour faire fonctionner leurs bureaux, leurs usines ou leurs exploitations agricoles. En outre, les gouvernements peuvent alimenter les services publics et les installations, tels que l'éclairage public, les parkings, les transports et les écoles, avec de l'énergie solaire.

  • L’utilisation de l’énergie solaire présente plusieurs avantages. En plus d'être abondante et renouvelable, l'énergie solaire réduit notre empreinte carbone collective, car la production solaire elle-même ne produit aucune émission. L’énergie solaire peut également être rentable. Par exemple, les avancées technologiques rendent les systèmes d’énergie solaire de plus en plus abordables et, au fil du temps, ces systèmes peuvent réduire considérablement les factures des utilitaires. De plus, l'énergie solaire est évolutive : elle peut être utilisée pour alimenter une seule résidence ou une communauté entière. Enfin, les systèmes d'énergie solaire peuvent être installés dans pratiquement n'importe quel endroit, même dans les zones reculées, ce qui signifie que l'électricité peut être fournie dans des endroits qui n'y ont pas accès.

     

  • Tout d'abord, trois technologies principales sont utilisées pour exploiter l'énergie solaire : l'énergie photovoltaïque (PV), l'énergie solaire à concentration (CSP) et le chauffage et le refroidissement solaires (SHC). Une fois l'énergie captée, vous avez besoin de quelques composants de base pour la stocker : des batteries, des panneaux solaires, des sous-panneaux de charge critique et des onduleurs. Ensuite, il existe trois façons de stocker l’énergie solaire : batterie, énergie mécanique et stockage thermique. En fonction de vos besoins et de l'utilisation que vous faites de l'énergie solaire (par exemple, pour alimenter une maison de banlieue de 1 200 pieds carrés ou une grande propriété isolée du réseau), votre processus peut être différent.

  • Le coût initial de l'installation - aux États-Unis, il peut aller de 10 000 à 25 000 dollars pour une maison résidentielle - peut être élevé pour de nombreux consommateurs. Toutefois, certains pays ont des programmes gouvernementaux qui peuvent vous aider à compenser les coûts de prise en main de l’énergie solaire. Il peut s'agir de ressources sur la mise en place d'un système rentable ou sur la manière d'obtenir les crédits d'impôt disponibles. Cela prendra un certain temps (environ une décennie), mais vous devriez récupérer les coûts d'un système de panneaux solaires et voir les économies réalisées se refléter sur votre facture d'électricité. En fonction de facteurs tels que le coût de votre système d'énergie solaire et la taille de votre propriété, vos économies d'électricité peuvent aller de quelques centaines de dollars à quelques milliers de dollars par an.

  • L’énergie solaire est l’une des formes d’énergie les plus durables disponibles aujourd’hui. Non seulement elle est abondante et renouvelable - le soleil fournit chaque jour suffisamment d'énergie pour répondre à la demande mondiale actuelle en énergie pendant une année entière - mais elle peut également être produite de manière économique et à grande échelle. La génération solaire ne produit aucune émission de gaz à effet de serre, nécessite des coûts de maintenance minimaux une fois les panneaux solaires installés et fournit de l’alimentation sans risque d’eau ou d’air.

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