Énergie solaire

Le soleil : une source d’énergie renouvelable, fiable et non polluante

C’est en 1839 qu’Edmond Becquerel a pu observer pour la première fois la transformation d’un rayonnement lumineux en énergie électrique, ce qu’on appelle l’effet photovoltaïque. Mais il aura fallu attendre la conquête de l’espace des années 1960 puis la crise du pétrole des années 1970 pour que les technologies de l’énergie solaire soient davantage développées, comprises et maîtrisées. Aujourd’hui, à l’heure où l’on se préoccupe de développement durable, l’énergie solaire s’impose de plus en plus comme une solution adaptée à nos besoins énergétiques.

L’énergie solaire tire sa source de la fusion nucléaire qui se produit au coeur du soleil. Cette énergie se propage dans l’espace sous la forme d’un rayonnement. Les rayons du soleil véhiculent deux principales formes d’énergie :

  • D’une part, de l’énergie thermique (chaleur) dont on se sert depuis toujours, pour chauffer nos maisons et nos serres par exemple ; c’est un « apport solaire passif » qui permet de faire d’importantes économies d’énergie.
  • D’autre part, de l’énergie sous la forme de rayonnement lumineux (photons), qu’on peut convertir en électricité grâce à certains matériaux qui ont la capacité naturelle de libérer des électrons lorsqu’ils sont exposés à un rayonnement lumineux ; ce phénomène s’appelle « l’effet voltaïque » et est à la base du fonctionnement des installations photovoltaïques.

L’efficacité d’une installation solaire photovoltaïque dépend de plusieurs facteurs : le nombre d’heures d’ensoleillement, les saisons, les conditions atmosphériques, l’albédo (la capacité réfléchissante du sol environnant), etc. L’inclinaison et l’orientation des panneaux solaires sont déterminées de façon à capter le maximum de rayons lumineux.

Le soleil est une ressource stable et prévisible donc, par le fait même, la technologie solaire est une source fiable et simple d’utilisation. La conversion directe de l’énergie solaire en électricité se faisant par l’intermédiaire d’un matériau semi-conducteur, elle ne nécessite ni pièce en mouvement ni carburant et donc ne pollue pas l’atmosphère. L’énergie solaire est par conséquent l’une des formes d’énergie les plus propres et les plus renouvelables.

Comment fonctionne une installation photovoltaïque

Dans un panneau solaire, chaque cellule photovoltaïque est composée de matériaux semi-conducteurs dits « photosensibles ». Ces matériaux, par exemple le silicium, ont la propriété de libérer leurs électrons lorsqu’ils sont frappés par des photons (composants de la lumière).

Dans la nature, les électrons libérés au sein des matériaux photosensibles se recombinent immédiatement, donc aucun courant électrique n’est généré. La particularité d’une cellule photovoltaïque est d’arriver à forcer le déplacement des électrons libérés dans une direction donnée pour créer un courant électrique.

Pour y arriver, on dispose l’une sur l’autre deux couches de silicium modifié, l’une chargée positivement et l’autre chargée négativement. Ainsi, lorsque la cellule est exposée à la lumière (photons) du soleil, les électrons libérés dans le matériau photosensible voyagent d’une couche à l’autre et, ce faisant, génèrent un courant électrique.

Le courant continu ainsi produit est récolté par un fil conducteur qui relie les cellules entre elles. Le courant produit par chaque panneau est alors regroupé progressivement, via des boîtes de jonction . Par la suite, grâce auxonduleurs abrités dans des sous-stations , le courant continu produit par les panneaux solaires peut être converti en courant alternatif, propre à alimenter le réseau. Enfin lestransformateurs successifs se chargent d’augmenter la tension afin de la coupler avec celle du réseau.

Règle générale, un mégawatt d’énergie solaire produit suffisamment d’électricité pour satisfaire les besoins annuels en électricité de plus de 100 foyers canadiens (consommation moyenne de 12 MWh par année).