5 façons d’utiliser l’énergie solaire

Afin de pouvoir garantir l’approvisionnement énergétique à l’avenir, des alternatives au mazout et au gaz naturel sont nécessaires. C’est probablement clair pour la plupart. Outre les matières premières renouvelables telles que le bois, l’énergie environnementale joue également un rôle majeur. Le soleil est un réservoir d’énergie particulièrement important. Voici cinq façons d’exploiter la puissance du soleil. Les possibilités sont diverses et vont bien au-delà des systèmes solaires thermiques et photovoltaïques.

Le soleil ou l’énergie solaire est la chaleur rayonnée par le soleil (également appelée rayonnement solaire). Elle peut être convertie en énergie électrique ou utilisée directement pour chauffer nos bâtiments. Tout cela est rendu possible par la fusion nucléaire à l’intérieur du soleil. Cela garantit des températures de surface d’environ 5 500 degrés Celsius et un rayonnement thermique si intense que l’étoile fournit même de l’énergie à notre Terre. Les experts supposent que l’énergie solaire sera encore disponible pour nous pendant environ un milliard d’années avant que le soleil ne se tarisse en tant que source d’énergie. Parce qu’alors il s’est tellement étendu que ses rayons provoqueraient l’évaporation des océans de la terre.

Chaque jour, le soleil fournit tellement d’énergie que nous pourrions théoriquement l’utiliser pour étancher notre soif d’énergie pendant une année entière. Et c’est gratuit, infini (au moins selon les normes humaines) et sans émissions de CO2. Environ 1 000 kilowattheures par mètre carré et par an peuvent être techniquement utilisés dans ce pays. La valeur correspond au contenu énergétique de 100 litres de mazout et est également appelée rayonnement global. Géographiquement, c’est légèrement plus élevé dans le sud de l’Allemagne. Là, les propriétaires peuvent même générer 1 190 kilowattheures d’énergie solaire par an sur chaque mètre carré. Un avantage : parce qu’il faut un peu moins de technologie pour générer la même quantité d’énergie. Mais ce n’est pas tout : si le rayonnement global en Espagne est déjà de 2 000 kilowattheures, il est possible de récolter jusqu’à 2 500 kilowattheures d’énergie solaire par an et par mètre carré au Sahara.

Bois, gaz naturel ou mazout : aucune de ces sources d’énergie n’existerait sans le soleil. Il y a des millions d’années, la source d’énergie assurait la croissance de la biomasse – les matières premières du pétrole et du gaz. La même chose se passe aujourd’hui. Car sans énergie solaire, aucun arbre ne pousserait sur terre. Cependant, l’énergie de la star ne peut pas être utilisée uniquement sous forme de mazout, de gaz naturel ou de biomasse. Il existe maintenant un certain nombre d’autres façons d’utiliser l’énergie solaire pour le chauffage, l’eau chaude et l’électricité. Une distinction fondamentale doit être faite entre les solutions passives et actives, comme le montre l’aperçu suivant :

• L’utilisation passive de l’énergie solaire fonctionne sans technologie supplémentaire. Le rayonnement solaire réchauffe les maisons lorsqu’il pénètre par les fenêtres.
• L’utilisation active de l’énergie solaire repose, par exemple, sur l’énergie solaire thermique ou photovoltaïque pour produire de la chaleur et de l’électricité. Cela ne fonctionne pas sans technologie supplémentaire.

Ci-dessous, nous vous présentons différentes solutions pour profiter de l’énergie solaire dans votre propre maison.

Le chauffage représente environ les deux tiers des besoins énergétiques d’un ménage. En incluant la préparation d’eau chaude, la part est d’environ 85 %. Mais la consommation d’énergie est également considérable et il n’y a pas de diminution prévisible des effectifs. Il est d’autant plus important de produire de l’énergie thermique et électrique à partir du rayonnement solaire. Il existe deux manières de procéder : le solaire thermique et le photovoltaïque.

Qui ne le connaît pas en été ? Les vêtements noirs attirent la lumière du soleil. Les capteurs d’un système solaire thermique utilisent ce principe. Parce que les composants les plus importants sont ce qu’on appelle l’absorbeur et un fluide caloporteur. L’absorbeur est le cœur du système, car il absorbe l’énergie rayonnante du soleil et la convertit en chaleur. Le fluide, généralement un mélange d’eau et d’antigel, qui circule dans les tubes, transporte l’énergie thermique vers le réservoir de stockage. Cela permet aux propriétaires d’exploiter la puissance du soleil au besoin.

La principale différence avec le système solaire thermique est qu’ici, ce ne sont pas des capteurs qui absorbent le rayonnement solaire, mais des cellules solaires. Ils convertissent l’énergie du soleil en électricité. Ceci est possible grâce à l’effet photoélectrique, connu depuis le 19ème siècle. Il décrit comment les électrons se déplacent dans les semi-conducteurs lorsqu’ils absorbent l’énergie de la lumière. Dans des cellules solaires spécialement conçues, le processus produit du courant continu, qui peut être capté via des contacts et utilisé dans la maison. Si vous souhaitez convertir vous-même l’énergie solaire en électricité, vous avez besoin d’un système photovoltaïque sur le toit. Si les conditions locales (alignement, ombrage) sont bonnes, une façade dite solaire est également une option. Incidemment, l’énergie solaire peut également être produite à grande échelle en tant qu’énergie communautaire afin de générer votre propre électricité régionale.

Utiliser l’énergie solaire : cela ne fonctionne pas uniquement avec les systèmes solaires thermiques ou photovoltaïques. Dans ce qui suit, nous donnons des exemples moins connus de la façon dont l’énergie gratuite du soleil nous profite – sans parler des bains de soleil prolongés, qui conduisent à la libération d’endorphines et donc à la bonne humeur.

Ces systèmes solaires thermiques se caractérisent avant tout par le fait que les rayons du soleil frappent l’absorbeur à travers de nombreux miroirs. Ceux-ci convertissent l’énergie solaire en chaleur. Celle-ci est convertie en énergie mécanique via une turbine à vapeur et finalement utilisée avec un générateur pour produire de l’énergie électrique. La forme la plus courante est la centrale électrique dite à auge parabolique. Une autre voie est les centrales électriques à tour solaire. Ici, il n’y a qu’un seul absorbeur central, qui est irradié par des centaines de miroirs. Au point où les rayons du soleil frappent la tour, des températures allant jusqu’à 1 000 degrés Celsius se produisent.

Un autre type de système solaire thermique est la centrale électrique dite à courant ascendant. Ici, l’énergie solaire chauffe l’air qui se trouve sous une grande verrière ou sous un film étiré couvrant une grande surface. Au milieu du toit se trouve une tour qui s’élève loin dans le ciel comme une cheminée. La différence de température entre l’ouverture de la cheminée et la zone sous le toit crée un courant d’air et l’air monte dans la tour. Les générateurs convertissent d’abord cette flottabilité en mouvement rotatif, puis en énergie électrique.

Les cuiseurs et ballons dits solaires fonctionnent selon des principes similaires ; seulement à plus petite échelle. Les ballons sont constitués d’une coquille sombre. La conception la plus simple est un ballon solaire tubulaire. Ce que toutes les formes ont en commun, c’est que la coquille sombre absorbe une partie de l’énergie solaire et la libère dans l’air à l’intérieur. Celui-ci se réchauffe et monte jusqu’à l’ouverture supérieure du ballon, comme une centrale thermique. Cela fait tourner les roues à aubes et entraîner un générateur.

Afin d’utiliser l’énergie solaire, un soi-disant cuiseur solaire peut également être utilisé. Le noyau de celui-ci est un miroir parabolique qui regroupe les rayons du soleil. Dans la zone focale, il y a une boîte noire qui agit comme un absorbeur. Un fort échauffement se produit. En raison de sa conception simple, il existe différents domaines d’application. Un cuiseur solaire ne peut pas seulement être utilisé pour chauffer de l’eau ou de la nourriture. Il est également utilisé dans les teintureries ou dans la fabrication du savon. Même les moteurs Stirling peuvent être démarrés de cette manière.

Cependant, l’énergie solaire peut également être utilisée sans aucune aide, c’est-à-dire uniquement via l’enveloppe du bâtiment. Dans un tel cas, on parle de l’utilisation dite passive de l’énergie solaire. Les rayons du soleil atteignent l’intérieur du bâtiment à travers les fenêtres. Les composants chauffent et, comme le principe du chauffage infrarouge, émettent de la chaleur uniformément dans l’environnement sur une plus longue période de temps.

Les facteurs suivants jouent ici un rôle central :

• une longue période d’ensoleillement sans ombre
• une grande baie vitrée orientée sud
• la transmission lumineuse (appelée valeur g)
• Ombrage pour le grand soleil d’été
• Capacité de stockage et d’absorption des composants

Contrairement à de nombreux autres combustibles fossiles, l’énergie solaire est une ressource illimitée à notre disposition. Leur utilisation est sans émission et très respectueuse de l’environnement. De plus, l’énergie solaire s’est avérée être une forme puissante de production d’énergie, tant en termes de transition énergétique que d’abandon des énergies fossiles et du nucléaire. En termes de coûts, l’énergie solaire marque également des points, puisque le soleil et son rayonnement sont mis gratuitement à la disposition des personnes.

Bien sûr, l’énergie solaire peut également être injectée dans un réseau public après avoir été convertie en électricité. Cependant, l’un des grands avantages de l’utilisation de l’énergie solaire est qu’elle peut également être consommée là où elle est produite ou collectée et convertie. Les avantages pour le consommateur : Tous les frais de transport, par exemple pour la ligne entre les centrales électriques et le lieu de stockage ou de consommation, sont économisés. Le consommateur devient également moins dépendant des prix de l’énergie en vigueur sur le marché.

Un inconvénient concernant l’utilisation du soleil pour produire de l’électricité ou de la chaleur est le fait que le rayonnement solaire ne peut pas être planifié et dépend bien sûr des fluctuations typiques. De plus, une grande surface est toujours nécessaire pour produire de l’énergie. L’installation d’électricité et de stockage de chaleur est d’autant plus importante lorsque vous optez pour l’un des systèmes. De plus, ceux-ci doivent être planifiés correctement afin de pouvoir exploiter le potentiel le plus élevé possible.