L'énergie solaire est un moyen de énergie renouvelable obtenu de la lumière et chaleur du soleil, étant considérée comme l'une des sources d'énergie les plus propres et les plus durables actuellement disponibles.
La pleine utilisation de ce type d'énergie n'est devenue possible que grâce au développement de technologies spécifiques. Avec l'invention de dispositifs tels que les collecteurs et les cellules photovoltaïques, également appelés panneaux solaires, la conversion de l'énergie solaire en électricité ou en chaleur a été réalisée.
L'avancement de ces technologies et la réduction des coûts d'installation ont rendu l'énergie solaire de plus en plus accessible et largement utilisée dans les foyers, les entreprises et les centrales électriques du monde entier.
Comment fonctionne l'énergie solaire (étape par étape)
L'énergie solaire est produite en captant et en convertissant la lumière du soleil en énergie électrique ou thermique. Le processus de production d'énergie solaire comprend les étapes suivantes :
1. Capture de la lumière du soleil
Les panneaux solaires sont composés de cellules photovoltaïques constituées de matériaux semi-conducteurs tels que le silicium. Ces cellules ont des propriétés particulières qui leur permettent d'absorber la lumière du soleil.
2. effet photovoltaïque
Lorsque la lumière du soleil tombe sur les cellules photovoltaïques, les photons présents dans la lumière excitent les électrons dans les atomes du matériau semi-conducteur. Ce processus s'appelle l'effet photovoltaïque et se traduit par la génération d'un courant électrique continu.
3. Conversion en électricité
Le courant électrique généré par les cellules photovoltaïques est collecté et conduit par des fils métalliques, formant un circuit. Ce circuit permet aux électrons de circuler, créant un courant électrique utilisable.
Pour alimenter des appareils électriques ou des systèmes d'alimentation, l'électricité générée par les panneaux solaires passe par un onduleur, qui convertit le courant continu en courant alternatif.
4. Utilisation et stockage
L'électricité générée par les panneaux solaires peut être utilisée immédiatement pour alimenter des appareils électriques, des systèmes d'éclairage, des appareils électroménagers, entre autres appareils.
S'il existe un système de stockage, tel que des batteries, l'énergie excédentaire produite pendant la journée peut être stockée pour une utilisation ultérieure la nuit ou pendant les périodes nuageuses.
5. Chauffage
Outre la production d'électricité, l'énergie solaire peut également être utilisée pour le chauffage thermique. Dans ce cas, les capteurs solaires sont utilisés pour absorber la lumière du soleil et convertir la chaleur en énergie thermique.
Cette énergie thermique peut être utilisée pour chauffer l'eau à usage domestique, les piscines, les systèmes de chauffage des locaux ou même pour générer de la vapeur dans les centrales électriques.
Types d'énergie solaire (avec exemples)
Il existe différents types d'énergie solaire qui peuvent être exploités pour produire de l'électricité ou de la chaleur. Les types principaux sont :
énergie solaire photovoltaïque
C'est le type d'énergie solaire le plus courant et le plus connu. Dans ce cas, la lumière du soleil est convertie directement en électricité grâce aux cellules photovoltaïques, présentes dans les panneaux solaires.
Ces cellules, généralement en silicium, absorbent les photons de la lumière solaire et génèrent un courant électrique. L'énergie électrique produite peut être utilisée immédiatement, stockée dans des batteries ou injectée dans le réseau électrique.
énergie solaire thermique
Cette forme d'énergie solaire est utilisée pour le chauffage. Les capteurs solaires thermiques captent l'énergie du soleil et la convertissent en chaleur. L'énergie solaire thermique est une option efficace et durable pour remplacer les systèmes de chauffage conventionnels.
énergie solaire concentrée
Ce type d'énergie solaire utilise des miroirs ou des lentilles pour concentrer la lumière du soleil sur un point spécifique, où la chaleur est générée. Cette chaleur peut être utilisée pour générer de l'électricité grâce à un cycle thermodynamique, similaire à celui utilisé dans les centrales thermoélectriques.
L'énergie solaire concentrée est le plus souvent utilisée dans les grandes centrales électriques, où la concentration de la lumière solaire est optimisée.
énergie solaire passive
Contrairement aux types mentionnés précédemment, l'énergie solaire passive n'implique pas la conversion directe de la lumière du soleil en électricité ou en chaleur. Il fait référence à l'utilisation intelligente de la conception architecturale et matérielle pour tirer le meilleur parti de la lumière du soleil et de la chaleur naturelle du soleil dans les bâtiments.
Des exemples de stratégies d'énergie solaire passive incluent l'utilisation de grandes fenêtres pour laisser entrer la lumière l'énergie solaire, une isolation thermique adéquate et un positionnement des bâtiments pour profiter du mouvement du Soleil.
Avantages et bienfaits de l'énergie solaire
source d'énergie renouvelable
L'énergie solaire est une source d'énergie inépuisable, issue du soleil, qui continuera à briller pendant des milliards d'années. Contrairement aux combustibles fossiles, ce type d'énergie ne s'épuise pas et ne contribue pas à la raréfaction des ressources naturelles.
Faible impact environnemental
La production d'énergie solaire n'émet pas de polluants atmosphériques nocifs tels que le dioxyde de carbone, les oxydes de soufre ou les oxydes d'azote. Cela contribue à la réduction de l'effet de serre, de la pollution de l'air et des problèmes de santé associés.
Économies à long terme
Alors que les coûts initiaux d'installation de systèmes solaires peuvent être considérables, l'énergie solaire permet d'économiser de l'argent à long terme. Une fois installé, le soleil fournit une énergie gratuite et abondante, réduisant considérablement la dépendance aux fournisseurs d'énergie conventionnels, aidant à contrôler les coûts d'électricité.
application polyvalente
L'énergie solaire peut être utilisée à différentes échelles, des petits systèmes de production distribués dans les maisons aux grandes centrales solaires.
De plus, il peut être utilisé à la fois pour la production d'électricité et le chauffage thermique, ce qui en fait une option polyvalente pour répondre aux différents besoins énergétiques.
Inconvénients de l'énergie solaire
Dépendance aux conditions météorologiques
La quantité d'énergie solaire disponible varie en fonction des conditions météorologiques, telles que la présence de nuages, la période de l'année et l'emplacement géographique.
Cela signifie que la production d'énergie solaire peut être affectée les jours nuageux, la nuit et dans les régions avec moins de rayonnement solaire.
coûts initiaux élevés
L'installation de systèmes solaires nécessite un investissement initial important, y compris l'achat, l'installation et la maintenance de l'équipement. Bien que les coûts aient diminué au fil des ans, cela peut toujours être un obstacle pour certaines personnes ou entreprises.
espace requis
Le déploiement de systèmes solaires à grande échelle nécessite un espace adéquat, que ce soit sur les toits des bâtiments, sur des terrains ouverts ou sur des zones spécifiques pour les centrales solaires.
Dans les zones urbaines densément peuplées, trouver suffisamment d'espace pour répondre à la demande énergétique peut être un défi.
Disponibilité limitée la nuit
L'énergie solaire n'est pas disponible la nuit lorsqu'il n'y a pas de lumière directe du soleil. Cela nécessite la mise en place de systèmes de stockage d'énergie, tels que des batteries, pour assurer une alimentation continue en électricité en dehors des périodes d'ensoleillement.
Bien qu'elle présente certains inconvénients, l'énergie solaire est largement considérée comme une option énergétique propre et durable avec un grand potentiel de croissance.
Utilisation de l'énergie solaire au Brésil
L'énergie solaire a acquis une importance croissante à la fois sur la scène mondiale et au Brésil. La prise de conscience des impacts environnementaux des combustibles fossiles et la recherche de sources d'énergie propres et renouvelables ont stimulé la croissance du secteur solaire dans le monde entier.
Le Brésil occupe une place prépondérante sur la scène mondiale en matière de production d'énergie solaire photovoltaïque. Actuellement, il se classe au huitième rang mondial, avec une capacité installée cumulée de 24 GW. Ce nombre impressionnant démontre l'investissement croissant et l'adoption de l'énergie solaire dans le pays.
L'énergie solaire a joué un rôle fondamental dans la diversification de la matrice énergétique brésilienne, surtout dans un contexte où les barrages hydroélectriques font face à des défis et des crises dues à la rareté des précipitations et les changements climatiques. La capacité de production d'énergie solaire a été une alternative intéressante, permettant une plus grande sécurité et stabilité de l'approvisionnement électrique.
En janvier 2023, l'énergie solaire a été consolidée comme la deuxième source la plus utilisée dans la matrice électrique brésilienne, représentant une part de 12 %, dépassant l'énergie éolienne et le gaz naturel. Cette réalisation souligne l'importance et le potentiel de cette source d'énergie propre et durable.
Bibliographie:
- LUIZ, Adir Moyses. Énergie solaire et préservation de l'environnement. São Paulo: Librairie de physique, 2013.
- TOLMASQUIM, Mauricio Tiommo. Sources d'énergie renouvelables au Brésil. Rio de Janeiro: Synergie, 2003.
- ABSOLAR (Association brésilienne de l'énergie photovoltaïque). Panorama de l'énergie solaire photovoltaïque au Brésil et dans le monde - infographie. https://www.absolar.org.br/mercado/infografico/. Consulté le: 5 juillet 2023.
Voir aussi :
- Énergie
- Types d'énergie et sources
- Énergie renouvelable
- L'énérgie thermique
- l'énergie éolienne
- Électricité
