La production d’énergie solaire

Le rayonnement solaire peut être converti directement en électricité par des cellules solaires (cellules photovoltaïques). À l’intérieur, une petite tension électrique est générée lorsque la lumière frappe la jonction entre un métal et un semi-conducteur (tel qu’un silicium), ou la jonction entre deux semi-conducteurs différents.

La puissance générée par une seule cellule photovoltaïque est généralement d’environ deux watts. Cependant, en connectant un grand nombre de cellules individuelles, comme dans les réseaux de panneaux solaires, des centaines, voire des milliers de kilowatts d’énergie électrique peuvent être générés dans une centrale électrique solaire ou dans un grand réseau domestique.

En pratique

L’efficacité énergétique de la plupart des cellules photovoltaïques actuelles n’est que d’environ 15 à 20 % et, du fait que l’intensité du rayonnement solaire est faible au départ, de grands assemblages coûteux sont nécessaires pour produire, même des quantités modérées d’énergie.

Les petites cellules photovoltaïques fonctionnant à la lumière du soleil ou à la lumière artificielle ont été largement utilisées dans des applications à faible consommation d’énergie.

Des unités plus grandes ont été utilisées pour alimenter les pompes à eau et les systèmes de communication dans les zones reculées, ainsi que pour les satellites météorologiques ou de télécommunication. Les panneaux de silicium cristallin classiques et les technologies émergentes utilisant des cellules solaires à couche mince, y compris les systèmes photovoltaïques intégrés au bâtiment, peuvent être installés sur les toits des propriétaires et des entreprises pour remplacer ou augmenter l’alimentation électrique conventionnelle.

Les centrales solaires concentrées utilisent des capteurs à concentration pour canaliser la lumière du soleil reçue d’une vaste zone sur un petit récepteur noirci, augmentant ainsi considérablement l’intensité de la lumière, afin de produire des températures élevées. Les réseaux de miroirs ou de lentilles soigneusement alignés peuvent concentrer suffisamment de la lumière du soleil pour chauffer une cible à des températures de 2000 °C ou plus.

Cette chaleur peut ensuite être utilisée pour faire fonctionner une chaudière, qui génère à son tour de la vapeur pour une centrale électrique à turbine ou à vapeur. Pour produire directement de la vapeur, les miroirs mobiles peuvent être agencés de manière à concentrer de grandes quantités de rayonnement solaire sur des tuyaux noircis.

Autre applications

L’énergie solaire est également utilisée à petite échelle à des fins autres que celles décrites ci-dessus. Dans certains pays, l’énergie solaire est utilisée pour produire du sel à partir de l’eau de mer par évaporation. De même, les unités de dessalement fonctionnant à l’énergie solaire transforment l’eau salée en eau potable, en convertissant l’énergie du soleil en chaleur, directement ou indirectement, pour conduire le processus de dessalement.

La technologie solaire est également apparue pour la production propre et renouvelable d’hydrogène comme source d’énergie alternative. Imitant le processus de la photosynthèse, les feuilles artificielles sont des dispositifs à base de silicium qui utilisent l’énergie solaire pour fractionner l’eau en hydrogène et oxygène, ne laissant pratiquement aucun polluant. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour améliorer l’efficacité et la rentabilité de ces dispositifs à usage industriel.

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