EnR - Partie 2 - le solaire

Après l'éolien, nous allons nous attarder quelque peu de la deuxième énergie renouvelable la plus installée en ce moment, le panneau solaire.

1) Historique
L'utilisation de l'énergie solaire comme source de production thermique est vieille comme le monde mais son utilisation pour produire de l'électricité est finalement assez récente. En 1839, un physicien français découvre l'effet photvoltaïque. En 1954, des panneaux photovoltaïques ont été conçus tout d'abord pour les programmes spatiaux afin que les satellites puissent communiquer avec la Terre. Cette application s'est ensuite étendue aux sites isolés des réseaux de distribution électrique. Et nous connaissons en ce moment, une course à l'industrialisation du principe de la cellule photovoltaïque autrment appelée photopile pour diminuer son coût, augmenter son rendement et la rendre accessible à tous.


2) Un panneau solaire, c'est quoi??
Un panneau solaire peut servir à la production de deux types d'énergie: l'électricité et la chaleur.
- Pour ce qui est du panneau photovoltaïque:
La technologie n'est pas encore jugée parfaitement mature dans le sens où le secteur découvre très régulièrement de nouvelles possibilités technologiques pour exploiter au mieux l'énergie solaire et que la taille et le coût de l'installation pour produire ne serait ce qu'1 MW est encore assez élevé (2.5 à 5ha)
Pour l'instant, on peut observer des panneaux solaires faits de deux plaques de verre protecteurs entre lesquelles sont situées une ou plusieurs couches de cellules faites de silicium mono ou polycristallin. Le procédé s'est aussi développé en couche mince vaporisable sur des matériaux très différents. Ces couches minces utilisent d'autres matières que le silicium et peuvent se permettre un rendement quasi similaire en utilisant d'autres longueurs d'onde de la lumière que le silicium.
Une cellule photovoltaïque est composée de plusieurs couches de silicium. La couche supérieure appelé semi conducteur N est composé de silicium et d'un autre élément contenant plus d'électrons. La couche inférieure nommé semi conducteur de type P est faite d'une couche de silicium "dopé" d'un élément avec moins d'électrons. Le contact des deux couches permet un passage des électrons d'une couche à l'autre. Lorsque la lumière arrive sur le panneau, des électrons passent de la couche N à la couche P. Les charges des deux couches sont modifiés, il y a différence de potentiel et donc formation d'un courant électrique.
L'ensemble du panneau contribue à créer un courant continu qu'il suffit de transformer en courant alternatif pour qu'il soit accepté sur le réseau d'où la présence d'onduleurs pour chaque installation. Toute ligne électrique étant enterrée pour les énergies renouvelables, un cable part en souterrain de l'onduleur pour rejoindre un poste de livraison où est comptabilisé et lissé le courant électrique. Le tout est ensuite transféré à un poste source EDF qui distribue le courant aux consommateurs.
Les nouvelles technologies mises en place consistent à suivre le soleil durant la journée. Le rendement augmente alors de 25% en moyenne mais le coût du mécanisme faisant suivre le soleil est assez élevé.
- Les panneaux photothermiques
Un panneau photothermique a une surface absorbante soit de simple couleur noire soit traités au chrome permettant le captage de l'énergie solaire en termes de chaleur. Le traitement au chrome a ceci d'intéressant qu'il permet d'avoir un rayonnement dans l'infra rouge beaucoup plus faible que la couleur noire seule. L'absorption du spectre optique varie de 60 à 80% selon l'absorbeur utilisé. Sous le panneau se trouve un réseau doté d'un fluide antigel à un ballon d'eau situé généralement à l'intérieur de la maison. Ce ballon est rempli par de l'eau froide et chauffer via un système échangeur de calories. Selon les possibilités architecturales et financières, on peut imaginer un système au sol (moins résistant l'hiver), un thermosyphon ou une pompe afin de faire circuler l'eau.

3) L'intérêt de cette énergie renouvelable
Le potentiel solaire Français varie énormément d'un endroit à un autre selon l'exposition du site. Toutefois, on peut noter qu'une bonne moitié sud de la France (en traçant une ligne entre St Nazaire jusqu'à Genève) a une capacité théorique de plus de 5kWh/m².
Cela ne signifie pas pour autant qu'une installation solaire au nord de cette ligne soit inintéressante mais le rendement sera plus faible (3 kWh/m² dans le nord) et le retour sur investissement par conséquent plus long. Il convient donc d'étudier le potentiel solaire très finement.
Les capacités des panneaux sont mesurées selon un ensoleillement standard de 1000W par m² à 25°C, d'où l'utilisation de l'unité Watt crête (Wc). Avec un rendement maximal observé de 14%, et sachant que la puissance nominale d'1m² de panneau est de 100 Wc. Ce même m² délivrera ainsi en moyenne 130kWh auxquels il faut déduire les pertes dues au transport et à l'installation en elle-même (pertes de 20 à 30%) Le m² de panneaux solaires produit donc entre 0.25 et 0.4kWh et évitera ainsi l'émission de 50kg de CO2 par an par rapport à une production électrique de source pétrolière.
Le coût de l'électricité d'origine solaire est élevé par rapport au coût de l'électricité classique ou même par rapport à d'autres énergies renouvelables soit 30c€.kWh lorsque les panneaux sont installés au sol et 55c€/kWh lorsque les panneaux sont imbriqués à la charpente. Le coût de cette énergie est calculé en prenant en compte la recherche, la technologie mise en place, le matériel mais aussi le démantèlement. Un panneau a une durée de vie estimée de 20 ans environ. Une fois l'installation démontée, la terre ou le toit est de nouveau utilisable comme avant.


En espérant vous avoir appris quelque chose, on se retrouvera plus tard pour une autre EnR ;-)