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L’Energie

L’Energie Solaire

Notre étoile, le soleil, produit une grande quantité d’énergie, tous les jours et continuera à le faire pendant encore 4 milliards d’années. Cette énergie, sous forme de chaleur et de lumière, est le résultat de la combustion de l’hydrogène, d'environ 700 milliards de tonnes par seconde. Seulement une petite quantité de cette énergie entre en contact avec la Terre mais elle influe sur les courants océanique, le vent et permet à la végétation de vivre. Même le pétrole fossile, dont nous jouissons aujourd’hui, provient de l’énergie solaire. Il est le produit d’un processus de plusieurs millions d’années, commençant avec la lumière solaire reçue et stockée par les plantes. Cependant, l’énergie solaire comme une ressource d’énergie renouvelable est étudiée, pour en exploiter la chaleur et la lumière.

Technologies d'énergie solaire actuellement disponibles

Des technologies d'énergie solaire établies peuvent être groupées en un de deux camps - les technologies thermiques solaires, qui utilisent la chaleur du soleil et le photovoltaïque, qui convertissent la lumière du soleil directement en électricité.

Les technologies thermiques solaires

Il y a trois principaux types de technologies thermiques solaires, chacune d’entre elles est brièvement décrites ici:

1. Des systèmes de capteur solaire, sont généralement grands et couverts de verre. Ce sont des boîtes plates qui contiennent des plaques colorées, foncées, en métal, qui absorbent et sont chauffées par la lumière du soleil. L'eau traverse des tuyaux ou des tubes au-dessus des capteurs et est chauffée. Ce type de système est généralement utilisé pour fournir de l'eau chaude aux ménages.

2. La concentration des systèmes de capteur solaire - utilisant des miroirs afin de concentrer la lumière du soleil sur une certaine forme de récepteur. La lumière du soleil concentrée est convertie en chaleur, qui est alors utilisée pour produire de l'électricité. La concentration des capteurs solaires pourrait venir sous forme de :

(a) Dish-engine systems - a mirrored dish concentrates sunlight on to a receiver, heating a fluid. The heated fluid expands against and moves a piston or turbine, which runs a generator or alternator to produce electricity.

(a) systèmes de Plat-moteur - un plat miroitant concentre la lumière du soleil sur un récepteur, chauffant un fluide. Le fluide chauffé augmente contre et déplace un piston ou une turbine, qui font fonctionnaient un générateur ou un alternateur pour produire de l'électricité.

(b) systèmes Parabolique - comme le nom l’implique, il est composé de miroirs formant une cuvette qui focalisent la lumière du soleil sur un tuyau rempli d'huile. L'huile chauffée est employée pour bouillir l'eau dans un générateur de vapeur pour produire l'électricité.

(c) Système de tour de puissance - un grand champ des miroirs, ou des héliostats, concentre la lumière du soleil dans un récepteur en tour, chauffant le sel fondu. Le sel fondu fait bouillir l'eau dans un générateur de vapeur pour produire l'électricité. Puisque le sel fondu est capable de maintenir la chaleur pendant de longues périodes, ce type de système peut continuer à produire de l'électricité durant les jours nuageux ou la nuit.

3. Les systèmes de chauffage solaire passifs, utilisent l'orientation soigneuse des bâtiments et l'endroit des fenêtres pour régler la quantité de lumière du soleil et la chaleur qui peut entrer, qui variera avec la saison. Ils utilisent également les matériaux de construction qui absorbent l'énergie thermique du soleil durant la journée et la libèrent lentement la nuit.

Les technologies photovoltaïques

Les technologies photovoltaïques se fondent sur « l'effet photovoltaïque » - le processus de convertissement des photons (lumière) en tension (l'électricité) - le plus généralement, cela se fait par l'utilisation « d'une cellule solaire ». Une cellule solaire conventionnelle, se compose de deux couches de silicium, serrées l’une contre l’autre, avec pour l’une des propriétés électriques positives et pour l'autre, négatives. Quand les photons heurtent une couche de silicium, ils cognent des électrons libres, et les électrons libérés passent dans la couche électriquement opposé. Ce passage des électrons ou courant, est lié par un raccordement à un circuit externe via l'intermédiaire de contacts en métal sur la cellule.

L'efficacité des piles solaires a sensiblement augmenté depuis les jours pionniers des années 50 où ils ont offert une efficacité d’environ 4%. Les piles solaires possèdent maintenant une efficacité allant jusqu'à 20% ou même plus, dans des conditions de laboratoire.

Des centaines ou des milliers de cellules solaires sont habituellement arrangés dans les modules ou les rangées des panneaux solaires. Beaucoup de ces rangées peuvent être placées ensemble dans « une ferme solaire », avec des mécanismes qui permettent aux rangées de suivre le soleil tout au long de la journée.

L'énergie produite par l'énergie solaire peut être stockée par l'utilisation des batteries rechargeables ou des méthodes plus favorables à l'environnement telles que la photo-décomposition. La lumière du soleil est utilisée dans la photo-décomposition pour diviser les molécules d'eau en hydrogène et oxygène. Quand les gaz sont recombinés, ils libèrent l'énergie qui peut alors être utilisée pour un générateur de l'électricité.

L'utilisation de l'énergie solaire dans le monde entier

Dans le monde entier, la quantité d'énergie acquise de l'énergie solaire n'est pas significative. Par exemple, aux Etats-Unis, en 1999, approximativement 0.1% de toute l'électricité produite a été dérivé de l'énergie solaire. Cependant, les pays comme le Japon et Israël ont fait des efforts substantiels pour utiliser l'énergie solaire. Par exemple 83% de ménages en Israël utilisaient les capteurs solaires en 1994 et 4.5 millions de bâtiments au Japon utilisaient les systèmes d'eau chaude solaires en 1992. Le Japon est également le leader mondial, dans la demande des systèmes photovoltaïques, comptant pour 40% de part de marché mondiaux en 2000. Le taux de croissance annuel pour l'industrie photovoltaïque a été d’environ 25%.

La raison principale pour laquelle les technologies d'énergie solaire ne sont pas plus utilisées, est économique. Les combustibles fossiles et autres sources d'énergie non-renouvelables sont habituellement facilement disponibles à un faible coût, grâce aux subventions passées et courantes, alors que pour l'énergie solaire, il n’existe pas de telles subventions. Cependant, alors que l'énergie solaire est actuellement plus chère que d'autres méthodes pour produire l'électricité, les approvisionnements en combustibles fossiles continuent à diminuer et l'efficacité des technologies solaires s'améliore, ce qui entrainera forcément un changement.

Les avantages et les inconvénients de l’énergie solaire

Les technologies solaires thermiques et photovoltaïques ne produisent aucune pollution atmosphérique et peu ou pas de bruit. L'énergie solaire n'exige pas le transport de carburant et n'a donc pas de place particulière pour fournir de l'énergie dans des sites éloignés, où il serait difficile et coûteux à relier à la centrale d’énergie.

Il a été estimé, qu'il y a assez d'espace sur le toit d’une maison moyenne pour emmagasiner assez d’énergie solaire pour satisfaire tous les besoins énergétiques de la maison. Selon le climat local, un système d'eau chaude solaire relativement peu coûteux peut satisfaire la plupart ou tous les besoins en eau chaude d'un ménage, ayant pour résultat une épargne financière substantielle à long terme.

Il y a quelques problèmes écologiques liés aux technologies de l’énergie solaire, principalement :

  • L'utilisation des batteries d'acide et de plomb avec quelques systèmes, pour le stockage de l'électricité.

  • La difficulté de réutiliser certains des métaux lourds, tels que l'arsenic, le gallium et le cadmium, qui peuvent être utilisé en piles photovoltaïques, est qu’il y a un danger de pollution chimique, toxique.

  • Un grand nombre de terre est exigé pour les fermes solaires, actuellement entre 5 et 10 acres par mégawatts.

  • Une quantité significative d'énergie est consommée dans la fabrication des miroirs et des panneaux solaires, cette énergie est généralement tirée de sources non-renouvelables.

  • Le future de la puissance solaire

    Il y a un certain nombre de développements passionnants dans la technologie d'énergie solaire, telle que les fenêtres et les tuiles de toit « électriques », avec des piles solaires incluses. En outre, l'énergie solaire peut être utilisée de différentes manières.

    Bibliographie

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