Solaire photovoltaïque, thermique et thermodynamique - Connaissez-vous les différences ?

Disponible, inépuisable, propre, l’énergie solaire est une énergie renouvelable qui continue de se développer avec une croissance d’environ 11% par rapport à l’année précédente. La diminution des coûts de production et la politique incitative du gouvernement devraient renforcer cette tendance et favoriser le développement des technologies solaires dans leur ensemble.
Le solaire photovoltaïque : transformer la lumière en électricité
L’énergie solaire photovoltaïque provient de la conversion de la lumière du soleil en électricité au sein de matériaux semi-conducteurs comme le silicium ou recouverts d’une mince couche métallique. Ces matériaux photosensibles ont la propriété de libérer leurs électrons sous l’influence d’une énergie extérieure. C’est l’effet photovoltaïque. L’énergie est apportée par les photons (composants de la lumière), qui heurtent les électrons et les libèrent, induisant un courant électrique. Ce courant continu de micropuissance calculé en watt crête (Wc) peut être transformé en courant alternatif grâce à un onduleur.
Si cette technologie est applicable aussi bien dans de grandes exploitations que sur le toit d’une maison ou d’un bâtiment (en cas d’autoconsommation par exemple), les performances d’une installation photovoltaïque dépendront de l’orientation des panneaux solaires et des zones d’ensoleillement dans lesquelles vous vous trouvez. L’électricité produite est disponible sous forme d’électricité directe ou stockée en batteries (énergie électrique décentralisée) ou en électricité injectée dans le réseau, EDF ayant une obligation de rachat de cette électricité.
Le solaire thermodynamique : l’énergie solaire à haute température
Les centrales solaires à concentration thermodynamique, CSP en anglais pour « Concentrating Solar Power Plant », exploitent quant à elles le rayonnement du soleil en orientant, au moyen de miroirs, les flux de photons. Ces miroirs font converger les rayons solaires vers un fluide caloporteur chauffé à haute température, permettant par la suite de produire de l’électricité par le biais de turbines à vapeur ou à gaz. Cette concentration du rayonnement solaire sur une surface de captage permet d’obtenir de très hautes températures généralement comprises entre 400 et 1000°C.
Trois technologies distinctes sont utilisées à l’heure actuelle dans les centrales solaires à concentration : les concentrateurs paraboliques, grâce auxquels les rayons du soleil convergent vers un seul point, le foyer d’une parabole ; les centrales à tour dans lesquelles des centaines, voire des milliers de miroirs (héliostats), suivent la course du soleil et concentrent son rayonnement sur un récepteur central placé au sommet d’une tour ; et les capteurs cylindro-paraboliques qui concentrent les rayons du soleil vers un tube caloporteur situé au foyer du capteur solaire. Contrairement aux installations solaires photovoltaïques classiques dont le produit est directement l’électricité, les technologies solaires thermodynamiques génèrent de la chaleur. Le fluide chauffé ayant une certaine inertie thermique (capacité à stocker de la chaleur), la production d’électricité thermodynamique est donc moins saccadée que la production d’électricité photovoltaïque mais n’en reste pas moins intermittente.
Le solaire thermique basse température : une alternative durable pour le chauffage individuel
A une autre échelle, l’exploitation de la chaleur dégagée par les rayons du soleil permet également de chauffer efficacement un logement individuel. Les rayons du soleil, piégés par des capteurs thermiques vitrés, transmettent dans ce cas leur énergie à des absorbeurs métalliques, lesquels réchauffent un réseau de tuyaux de cuivre où circule un fluide caloporteur. Cet échangeur chauffe à son tour l’eau stockée dans un cumulus, et permet ainsi de conserver de l’eau chaude sanitaire après les heures d’ensoleillement, ou bien alimenter le chauffage central de votre domicile dans une configuration plus large.
Ce dispositif permet de produire 50 à 80% de la consommation d’eau chaude d’une famille de 3 à 4 personnes et est remplacé, les jours de faible ensoleillement, par une résistance électrique placée dans le ballon afin de disposer d’eau chaude en continu. En comparaison à une chaudière utilisant des hydrocarbures, 1 m² de capteur solaire permet d’économiser jusqu’à 300 kg par an de rejets de CO2, et cela d’autant plus dans des régions à fort ensoleillement comme la Corse où ces installations solaires thermiques présentent des avantages certains en matière d’économies d’électricité (on estime l’économie réalisée ici à plus de 150 euros par an sur la facture d’électricité). Tous les dispositifs agissant comme capteurs solaires thermiques sont de plus en plus intégrés dans les projets d’architecture bioclimatique (maisons solaires, serres, murs capteurs, murs Trombe…). Les chauffe-eaux solaires connaissent d’ailleurs une croissance spectaculaire en France, et bénéficient de crédits d’impôt et d’aides des collectivités locales particulièrement incitatives.
Source : lenergeek.com