Le Cid Dissertation

vecteur d'énergie exploitable (électricité).

Pour estimer le potentiel de l'énergie solaire[->12], il faut savoir que l'énergie émise par le soleil et reçue par la terre en environ une heure devrait permettre, si elle était récupérée en totalité, de pourvoir aux besoins énergétiques de l'humanité pendant un an. En théorie, un carré de panneaux solaires de 344 km de côté (120 000 km²) pourrait couvrir la totalité des besoins mondiaux en électricité : le rendement d'une installation photovoltaïque étant estimé entre 15-17 % (en 2007 en Europe) soit 160 kWh/an/m² (ou 160 GWh/an/km²2) avec des besoins mondiaux estimés à 19 000 TWh[->13] (chiffre 2006; 16 000 TWh[->14] en 20043). Dans le cas de l'Europe des 27 (3 000 TWh[->15]), une surface de 137 km de côté (19 000 km²) suffirait, tandis que dans le cas de la France (500 TWh[->16]), il faudrait qu'elle ait 56 km de côté (3 100 km²).

D'une manière générale, on considère que la totalité de la surface des toitures existantes, correctement exposées et couvertes de panneaux, pourrait suffire à satisfaire la totalité des besoins mondiaux en électricité[réf. nécessaire][->17]. En effet, l'Île-de-France[->18] à elle seule, fait 12 011 km² dont 20% d'espaces construits, soit 2 400 km² ou 75% de la surface nécessaire pour couvrir les besoins de la France.

Les panneaux solaires peuvent être inclinés jusqu'à 60 degrés pour permettre à la neige de glisser. De plus, la surface chaude du capteur solaire suffira à faire fondre les amoncellements qui pourraient rester accrochés au panneau.

Les capteurs solaires (panneaux solaires thermiques)

Il existe deux grands types de panneaux solaires thermiques : les capteurs à eau et les systèmes aérothermiques[->19] (capteurs à air et systèmes pariétodynamiques plus ou moins passifs).

· Dans les capteurs thermiques « à eau », l'eau ou plus souvent un liquide caloporteur[->20], (cf chauffe-eau solaire[->21]) circule dans des tubes en circuit fermé. Pour obtenir un meilleur rendement, les tubes peuvent être "sous-vide" c'est-à-dire que la surface des tubes est double et qu'entre ces deux couches est fait le vide. Ceci permet d'obtenir un effet de serreHYPERLINK \l "cite_note-3"4[->22]. Les panneaux solaire thermique peuvent également se résumer à une simple surface vitrée sous laquelle circule le liquide caloporteur dans un circuit fermé. Ce système représente la première technologie de capteurs, la moins performante actuellement. L'absorbeur est alors placé à l'intérieur du tube ou sous la plaque vitrée, il est chauffé par le rayonnement solaire[->23] et transmet la chaleur[->24] au liquide caloporteur qui circule dans les tubes. Les capteurs solaires à eau sont utilisés pour produire de l'eau chaude sanitaire (ECS) dans un chauffe eau solaire individuel (CESI). C'est actuellement la solution la plus rentable pour l'utilisation de l'énergie solaire. Les systèmes solaires combinés (SSC) commencent à se développer. Ils ont pour objectif de produire de l'eau chaude sanitaire et de l'eau chaude destinée à participer au chauffage du logement. Ces systèmes permettent d'économiser de l'ordre de 350 kWh par an et par m² de capteurs5.

· Dans les capteurs thermiques « à air », de l'air circule et s'échauffe au contact des absorbeurs ou dans une zone d'effet de serre[->25]. L'air ainsi chauffé est ensuite ventilé dans les habitats, généralement pour le chauffage et parfois pour des usages industriels ou agricoles (séchage des productions).

En France le « Plan Soleil », lancé en 2000 par l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie[->26] (ADEME) pour les chauffe-eau solaires[->27] et la production de chaleur, incite les particuliers à s'équiper en solaire grâce à des aides incitatives de l'État, des Régions, de certains Départements et de certains regroupements communaux6

Panneaux solaires photovoltaïques

Les panneaux solaires photovoltaïques regroupent des cellules photovoltaïques[->28] reliées entre elles en série et en parallèle.

Ils peuvent s'installer sur des supports fixes au sol ou sur des systèmes mobiles de poursuite du soleil[->29] appelés trackers[->30], dans ce dernier cas la production électrique augmente d'environ 30 % par rapport à une installation fixe. En dehors de centrales solaires, les installations fixes se font actuellement plutôt sur les toits des logements ou des bâtiments, soit en intégration de toiture[->31], soit en surimposition. Dans certains cas, on pose des panneaux verticaux en façade d'immeuble, cette inclinaison n'est pas optimale pour la production d'électricité, mais comme ces panneaux remplacent le revêtement de façade, l'économie réalisée sur le revêtement compense une production plus faible.

Production mondiale

La production mondiale de panneaux est principalement répartie entre la Chine, Taiwan, l'Allemagne, le Japon et les États Unis. Il s'agit majoritairement d'assemblage (encapsulation / électronique de contrôle / mise en place du cadre / boîtier de protection /...) car en 2010 environ 50% de la production mondiale de cellules photovoltaïques[->32] vient de Chine[->33] et 80% d'Asie7. Aujourd'hui les grandes marques internationales font produire leurs modules en Asie et parfois réalisent une étape de transformation sur le produit. D'autres grandes entreprises sous-traitent simplement leur production

Aspects environnementauxComme beaucoup de processus industriels, la fabrication des panneaux solaires présente des risques pour l'environnement[->34], notamment en matière de réchauffement climatiqueHYPERLINK \l "cite_note-7"8[->35].

Cette fabrication (plus transport, pose, etc.) nécessite en outre de l'énergie. Mesurée en nombre d'année de production par le panneau, en 2004, le Département américain de l'énergie estimait cette durée à 4 ans maximum9. Les fabricants cherchent à minimiser les coûts et les besoins en matériau (silicium[->36] notamment), ce qui a incidemment pour effet de réduire la consommation d'énergie sur le cycle de vie[->37] du panneau, réduisant la durée de remboursement de l'énergie investie. Pourtant la fabrication des panneaux solaires utilisent les déchets industriels[réf. nécessaire][->38] ce qui sur le long terme est un gain intéressant au niveau de l'écologie.

Du point de vue du bilan en dioxyde de carbone, sur un cycle de vie de 20 ans, l'émission de CO2 par kWh électrique produit par un panneau photovoltaïque représente selon le type considéré de 7 à 37% des émissions par kWh produit par une centrale thermique classique10,11.

[->0] - /wiki/Rayonnement_solaire

[->1] - /wiki/%C3%89nergie_%C3%A9lectrique

[->2]