Dossier : Le solaire, énergie de demain

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Le solaire : une énergie diffuse, accessible à tous

L’énergie solaire, qu’elle soit photovoltaïque ou solaire thermique, a une caractéristique remarquable : elle peut être produite et consommée ponctuellement, par tout un chacun, pauvre ou riche, dans des endroits isolés ou au cœur des villes. Ce caractère diffus et universel lui assure une place particulière dans les nouveaux usages énergétiques de demain.

Le solaire est accessible à tout particulier, s'il le souhaite. © THINKSTOCK

L’essor de l’énergie solaire dans le monde est portée non seulement par les grandes installations productrices d’électricité, mais aussi par les usages individuels ou au niveau de collectivités.

Dans les pays émergents, en manque d’infrastructures énergétiques et de réseaux électriques, elle offre aux habitants les plus isolés des solutions simples et autonomes. Dans les pays industrialisés, elle apparaît aux particuliers comme une énergie complémentaire, source d’économies quand ils la consomment localement voire comme une source de revenus lorsqu’elle est transmise aux réseaux électriques.

Les usages du solaire thermique et photovoltaïque

5 m2 : surface de capteurs pour fournir en eau chaude une famille de 4 personnes

La captation de la chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière... du soleil par des « corps noirs » est l’usage le plus immédiat de l’énergie solaire. Transformant le rayonnement solaire en chaleur, les capteurs thermiques peuvent alimenter divers équipements, comme un chauffe-eau solaire individuel. À la latitude de la France, 3 à 5 mètres carrés de capteurs suffisent pour produire une eau chaude à 50 ou 60 °C et couvrir 40 à 80 % des besoins journaliers en eau chaude d'une famille de quatre personnes. Il peut s’agir aussi d’un système solaire combiné, qui comprend un chauffe-eau solaire et une installation de chauffage, souvent des planchers chauffants à une température de 25 °C. Il faut un mètre carré de capteurs pour 10 mètres carrés de surface habitée.

La réduction du coût des panneaux photovoltaïquesUn panneau solaire photovoltaïque, ou module photovoltaïque, est un assemblage de cellules photovoltaïques reliées entre elles... a entrainé une utilisation individuelle ou collective de plus en plus large. Captant la lumière solaire pour la transformer en électricité, les panneaux photovoltaïques sont intégrés ou posés sur la toiture des maisons, des bâtiments collectifs, des installations agricoles. L'énergie ainsi produite est utilisée pour des besoins locaux ou réinjectée dans le réseau de distribution.

En dehors de l’habitat proprement dit, les installations photovoltaïques peuvent alimenter des points isolés, comme des refuges de montagne ou des voiliers en mer, des équipements urbains comme les relais hertziens ou les bornes et balises de signalisation. C’est aussi une énergie « portable » pour des équipements électroniques légers. Sans compter toute la gamme des utilisations plus industrielles, depuis l’alimentation des satellites jusqu’au fonctionnement des sites d'exploitation de pétrolePétrole non raffiné. ou de gaz.

Le solaire, un moyen d’accéder à une source d’énergie fiable dans les pays pauvres

1,3 milliard d'habitants de la planète n'ont pas accès à l'électricité

Sa grande accessibilité en fait un outil essentiel dans les pays en développement, où 1,3 milliard d'individus n'ont pas accès aux réseaux de distribution. Pour ces populations, les systèmes solaires d'électricité rurale décentralisée constituent l'un des moyens d’accès à l'électricité. Des villages isolés bénéficient ainsi de l’éclairage, de pompageLe pompage est une technique de récupération assistée du pétrole et du gaz... des eaux souterraines (eau potable, irrigation), de systèmes de télécommunications (radio, télévision, téléphone portable) autres appareils électriques (réfrigérateur, machine à coudre, etc.).

Le couplage avec d’autres sources d’énergie peut être très utile dans des pays qui recourent massivement aux carburantsUn carburant est un combustible liquide (comme l'essence), gazeux (comme le GPLc) ou solide (comme un propergol)... pour la génération électrique. L’hybridation solaire-dieselLe diesel est avant tout le nom d'un moteur à combustion interne fonctionnant par allumage spontané... permet de consommer moins tout en conservant la grande disponibilité d’un groupe électrogène. L’installation solaire est alors amortie en quelques années.

L’équation des pays développés : auto-consommation et intégration sur les réseaux

Dans les pays développés, le défi est de passer d’un système centralisé, où le consommateur est passif, à un système où ce dernier, étant lui-même producteur d’électricité photovoltaïque, la consomme sur place ou la réinjecte sur le réseau. Ce sont alors des millions de producteurs et de consommateurs qui interagissent avec le réseau électrique. 

Pour cela, il faut faire coïncider l’offre et la demande à tout moment et disposer d’outils numériques qui permettent « d’effacer » la consommation, c’est-à-dire de la réduire pendant un temps donné, ou de suspendre l’injection sur le réseau pour éviter sa saturation. La transmission des informations en temps réel suppose la mise en place de « réseaux intelligents ». 

Le stockage diffusLa production d’énergie de source solaire peut donner lieu à de multiples formes de stockage diffus. Au niveau le plus simple, dans une résidence, un chauffe-eau électrique alimenté pendant le jour restituera la chaleur pendant les heures sans soleil. Les établissements commerciaux ou industries agro-alimentaires équipés de groupes-froid peuvent utiliser l’électricité produite en plein soleil pour descendre la température de leurs congélateurs et récupérer de l’électricité aux heures de pointe du soir.