Climatisation solaire à absorption

Le cycle à absorption fonctionne de la même manière que le cycle à compression. Seul le compresseur mécanique est remplacé par un compresseur thermochimique, contenant un mélange de deux constituants : le réfrigérant qui va circuler dans l’ensemble condenseur – évaporateur, et un solvant qui interagit très fortement avec le réfrigérant. Cette interaction est la cause du phénomène d’absorption du réfrigérant dans le solvant avec lequel il forme une solution liquide.

Grâce à la chaleur fournie par le panneau solaire thermique, le mélange liquide de réfrigérant et d’absorbant (ammoniac/eau, eau/bromure de lithium…) est porté à ébullition dans le concentrateur. Alors que l’absorbant reste en place, le réfrigérant, plus volatil, s’évapore puis se dirige vers le condenseur, où il cède de la chaleur. Après son passage par un détendeur, ce même réfrigérant, revenu à l’état liquide, peut à nouveau se vaporiser en prélevant cette fois de la chaleur dans le milieu ambiant, qu’il rafraîchit. Cette vapeur se retrouve alors aspirée par l’absorbeur, ce dernier étant dans le même temps alimenté par la solution appauvrie en réfrigérant. Ainsi reconstitué dans ses proportions initiales, le mélange est alors pompé jusqu’au concentrateur, puis le cycle recommence.

La climatisation solaire : principe et avantages

La climatisation solaire, qui utilise l’énergie solaire pour produire du froid, est une technologie promise à un bel avenir. Nous vous proposons de découvrir les différents moyens de climatiser les bâtiments en utilisant l’énergie du soleil.

Présentation

La climatisation solaire désigne l'ensemble des techniques de climatisation utilisant l’énergie solaire comme ressource énergétique primaire. 

Il existe théoriquement 4 moyens de produire du froid à partir de l’énergie solaire : 

• utiliser le solaire photovoltaïque pour alimenter un climatiseur traditionnel en électricité 

• convertir l’énergie solaire thermique en énergie mécanique couplée avec un climatiseur à compression 

• utiliser l’énergie solaire thermique pour alimenter une machine à froid dite "à sorption" (absorption ou adsorption) 

• utiliser l’énergie solaire thermique pour alimenter un système de conditionnement d'air par évaporation ou DEC. 

Actuellement, les systèmes de rafraîchissement les plus répandus sont les systèmes "à sorption" et les systèmes declimatisation par évaporation. 

Principe de fonctionnement

La technique de climatisation solaire la plus courante utilise des capteurs solaires pour fournir de la chaleur à une machine à absorption. Cette machine dissocie par ébullition une solution d'eau et de bromure de lithium. 

Après refroidissement, la recombinaison des deux composants produit du froid qui peut être distribué comme dans un système de climatisation classique. 

Les machines à adsorption sont pour l’instant moins répandues que les précédentes, mais présentent un grand intérêt pour l’avenir de la climatisation grâce à l’énergie solaire. 

Comme les machines à absorption, elles produisent de l’eau glacée qui peut être utilisée dans une centrale de traitement d’air ou dans un réseau d’eau alimentant des installations décentralisées. 

Il existe par ailleurs des systèmes ouverts où l’eau est en contact direct avec l’air à refroidir. 

Ces systèmes de climatisation par dessiccation ou climatisation par évaporation augmentent l'humidité de l'air et réduisent la température ambiante. 

Avantages de la climatisation solaire

Quelle que soit la technique utilisée (absorption, adsorption ou DEC), la climatisation solaire permet d’exploiter une énergie renouvelable et gratuite. 

Elle offre une solution de climatisation propre. Les fluides frigorigènes employés sont totalement inoffensifs pour l’environnement (à la différence des fluides utilisés dans les systèmes conventionnels). Par ailleurs, la climatisation solaire permet de réduire les émissions de CO2. 

Elle a aussi pour avantage de pouvoir fournir le plus de froid quand il fait le plus chaud, dans les périodes où le soleil est le plus disponible. Efficaces et silencieuses, ces technologies ont une durée de vie plus longue que les systèmes de réfrigération classiques (25 ans contre 10 ou 15 ans pour un système classique). 

En revanche, elles sont encore en phase de développement et sont plus chères que les systèmes classiques.

Climatisation solaire

A. Qu’appelle-t-on climatisation solaire ?

Les groupes au gaz nécessitent une source chaude pour produire de l’eau glacée. Or, si cette source d’eau chaude provient de capteurs solaires, le groupe frigorifique utilisera en priorité l’énergie solaire pour fonctionner. Les besoins de climatisation étant plus forts quand il y a de l’ensoleillement, ce concept de climatisation solaire donne d’excellents résultats économiques et écologiques.

B. Quel type de climatisation solaire existe-t-il ?

Il faut savoir qu’il existe trois types de climatisation solaire, la machine à absorption, la machine à adsorption et la machine à dessiccation.

C. Comment fonctionne une climatisation solaire ?

L’expression « climatisation solaire » désigne l’ensemble des moyens de climatiser en utilisant comme ressource énergétique primaire la chaleur du soleil. Ce mode de climatisation qui peut se substituer à l’utilisation de ressources fossiles présente comme principal intérêt de pouvoir fournir le plus de froid quand il fait le plus chaud, ce qui correspond généralement aux périodes où le soleil est le plus disponible.

D. Qu’est ce qu’une machine à absorption ?

La machine à absorption en cycle fermée utilise une solution d’eau et de bromure de lithium. La compression thermique est obtenue en utilisant un couple réfrigérant/liquide absorbant, et une source de chaleur qui remplace la consommation électrique du compresseur mécanique et c’est grâce à des capteurs solaires sous vide posés en toiture que la chaleur est produite. La plupart des systèmes utilisent une pompe à solution, très faiblement consommatrice d’électricité.

La climatisation solaire est composée :

D’un désorbeur, qui a pour rôle de vaporiser le fluide caloporteur.

• D’un condenseur, qui a pour rôle de condenser le fluide caloporteur en état vapeur à l’état liquide.
• D’un détendeur, qui à pour rôle de diminuer la température et la pression du fluide.
• D’un évaporateur, qui sert à échanger de la chaleur entre l’air chaud et le fluide s’évaporant, en créant du froid.
• D’un absorbeur, qui sert à absorber le réfrigérant et
• D’une pompe, qui sert ramener le couple réfrigérant/absorbant dans le désorbeur.

E. Qu’est ce qu’une machine à adsorption ?

Ici, au lieu d’une solution liquide, un matériau solide (un adsorbant) est utilisé. Les systèmes disponibles sur le marché utilisent l’eau comme réfrigérant et le silica-gel comme adsorbant. La machine comprend deux compartiments remplis d’adsorbant, un évaporateur et un condenseur. L’adsorbant du premier compartiment est régénéré par chauffage (eau chaude solaire), la vapeur d’eau ainsi générée étant envoyée dans le condenseur où elle se condense. L’eau liquide, via une vanne de détente, est envoyée à basse pression dans l’évaporateur où elle s’évapore (phase de « production de froid »). L’adsorbant maintient la basse pression en adsorbant cette vapeur d’eau. Ce compartiment doit être refroidi pour entretenir le processus d’adsorption. Lorsque la « production de froid » diminue (saturation de l’adsorbant en vapeur d’eau), les fonctions des deux compartiments sont permutées par ouverture et fermeture de clapets. Actuellement, seuls quelques fabricants proposent ce type de machines à adsorption.

F. Qu’est ce qu’une machine à dessiccation ?

Les systèmes à dessiccation sont des systèmes ouverts utilisant l’eau, en contact direct avec l’air, comme réfrigérant.Le cycle de rafraîchissement est une combinaison de rafraîchissement évaporatif avec une déshumidification par un matériau hygroscopique, qui peut être aussi bien liquide que solide. Le terme « ouvert » signifie que le réfrigérant est évacué du système après qu’il ait produit son effet refroidissant, et qu’une nouvelle quantité de réfrigérant doit être injectée, le tout dans une boucle ouverte. Seule l’eau peut être utilisée comme réfrigérant puisqu’elle est en contact direct avec l’air ambiant. La technologie la plus courante aujourd’hui utilise des roues à dessiccation rotatives, avec du silica-gel ou du chlorure de lithium comme matériau de sorption. Les principaux composants du système sont les suivants : Le procédé de base permettant le conditionnement d’air est le suivant : L’air entrant, chaud et humide, traverse une roue à dessiccation en rotation lente, et est donc déshumidifié. L’air étant réchauffé par le phénomène d’adsorption, un premier refroidissement est obtenu au travers d’un échangeur thermique (roue métallique en nid d’abeilles, en rotation. L’air est ensuite humidifié, et donc refroidi, dans un humidificateur, permettant d’ajuster le niveau d’humidité et de température souhaité pour l’air neuf. L’air repris dans la pièce est humidifié pratiquement jusqu’au point de saturation (6-7), pour bénéficier au maximum du potentiel de refroidissement dans l’échangeur thermique. Enfin, la roue à dessiccation doit être régénérée, en utilisant de la chaleur à un niveau de température relativement faible (50 °à 75 °C), permettant ainsi de poursuivre le processus continu de déshumidification.

A-t-on de l’aide pour une installation de climatisation solaire ?

A ce jour, il n’existe pas d’aide pour l’installation d’une climatisation solaire.

H. Quelle est son impact sur l’environnement ?

La climatisation solaire à absorption supprime la quasi-totalité des nuisances dues aux techniques de climatisation conventionnelles :

La source d’énergie est le soleil, donc sans rejet.

La consommation électrique des auxiliaires est plus de vingt fois inférieure à celle du compresseur remplacé.

Les fluides frigorigènes employés sont totalement inoffensifs, à la différence des fluides de type HCFC (HydroCloroFluoroCarbure) utilisés dans les systèmes conventionnels.

Les sources de bruit les plus importantes (moteur et compresseur) sont totalement supprimées.

L’absence de pièces mécaniques en mouvement conduit en conséquence à une durée de vie nettement plus longue que les groupes de réfrigération classiques.

Le pompage photovoltaique

La plupart des pompes solaires viennent avec un dispositif électronique nommé contrôleur. Il propulse le courant des panneaux solaires vers la pompe comme une transmission automatique, aidant la pompe à démarrer et ne pas caler pour une lumière faible du soleil. Un traqueur solaire peut être employé pour faire poursuivre les PV le soleil pendant son déplacement.

Ceci augmente le gain quotidien d'énergie de pas moins de 55%. Avec plus d'heures d’ensoleillement maximal, une plus petite pompe et de petits panneaux peuvent être employés pour réduire le coût global. Les traqueurs donnent de meilleurs résultats pour les climats ensoleillés. Ils sont moins efficaces pour des climats nuageux et des courts jours d'hiver.

Certaines pompes solaire q’on commercialise peuvent pomper chacune jusqu’à 135 m3 par jour de 7 heures d’ensoleillement maximal. Leur profondeur de pompage peut aller jusqu'à 240 m.

Le stockage de l’eau est une excellente idée. Le stockage de 3 à 10 jours peut être exigé, selon le climat et l'utilisation de l'eau. La plupart des systèmes utilisent le stockage plutôt que les batteries, pour la simplicité et l'économie. Un flotteur peut arrêter la pompe quand les réservoirs sont pleins, pour empêcher le débordement. Comparé aux moulins à vent, les pompes solaires sont moins chères, et beaucoup plus faciles à installer et entretenir. Elles fournissent un approvisionnement en eau plus cohérent. Elles peuvent être installées dans les vallées et les secteurs boisés où l'exposition de vent est pauvre. Les panneaux solaires peuvent être placés à une certaine distance loin de la pompe. Cette distance peut atteindre 240 m. Un dimensionnement judicieux des câbles est nécessaire pour de telles longues distances.

Abreuvage

L’une des plus importantes applications des pompes solaires est l’abreuvage de bétail. Les propriétaires de ranchs de bétail en Amérique du nord, en Australie et en Afrique australe sont des utilisateurs enthousiastes de telles pompes. Leurs sources d'eau sont dispersées sur de vastes terrains où les lignes électriques sont presque inexistantes, et les coûts de transport et d'entretien sont très élevés. Quelques propriétaires de ranchs utilisent les pompes solaires pour distribuer l'eau par plusieurs milles (plus de 5 kilomètres) de canalisations. D'autres emploient les systèmes solaires portatifs, les déplaçant d'une source d'eau à l'autre.

Irrigation

Une autre application des pompes solaires est l’irrigation. Les pompes solaires sont utilisées dans les petites fermes, vergers, vignes et jardins. Il est plus économique de pomper à partir d'un contrôleur et panneaux solaires puis stocker l'eau dans un réservoir et la distribuer par écoulement gravitationnel. Cela peut éliminer le besoin de batteries.

Eau domestique

Une autre application des pompes solaires est l'alimentation en eau domestique. Les pompes solaires sont utilisées pour les residences, les villages, les cliniques médicales, etc... La pompe peut être actionnée par ses propres panneaux solaires, ou par le système principal qui alimente vos lumières et vos appareils. Un réservoir de stockage élevé peut être employé, ou une deuxième pompe appelée pompe de gavage peut fournir l’eau à la pression souhaitée

Il n'y a aucune limite à la façon dont de grandes pompes solaires peuvent être fabriquées. Elles tendent à être les plus concurrentielles pour les installations où les groupes électrogènes sont moins économiques. Les plus petites pompes solaires exigent moins de 150 watts, et peuvent acheminer l'eau à partir des profondeurs excédant les 200 pieds (65 m) à 1.5 gallon (5.7 litres) par minute. En jour ensoleillé de 10 heures la pompe peut acheminer 900 gallons (3400 litres). C'est assez pour plusieurs familles, ou 30 têtes de bétail, ou 40 arbres fruitiers.

Le pompage solaire réduit également le coût de longues canalisations, puisqu'une tuyauterie de petite taille peut être utilisée. La longueur de la tuyauterie a peu d’importance sur l'énergie solaire exigée. L'eau peut être poussée dans telles tuyauteries à de grandes distances à coût bas. Les petites pompes solaires peuvent être installées sans équipement lourd ou qualifications spéciales.

La manière la plus efficace de réduire au minimum le coût de pompage solaire est de réduire au minimum la demande de l'eau par la conservation. L'irrigation goutte à goûte, par exemple, peut ramener la consommation d’eau à moins que la moitié de celles des méthodes traditionnelles. Les toilettes à bas niveau peuvent réduire l'utilisation domestique totale par moitié. La réduction de la consommation de l'eau est une considération primaire des sciences économiques du pompage solaire.

Bien choisir votre système de pompage solaire

Deux possiblités s'offraient pour le pompage solaire : soit on stocke l'eau pompée pendant la journée dans un réservoir ou bassin (comme déjà évoqué) soit on stocke de l'électricité, (batteries). Ceci pour utiliser la pompe à un moment précis

Les avantages du premier système sont : un meilleur rendement (>47%), absence de batteries (Coût, transport, entretien). 

Inconvénients : le débit d'eau est variable en fonction des fluctuations d'ensoleillement. Le deuxième système présente l'avantage d'un débit régulier, la possibilité de pomper lorsque le soleil est absent. Inconvénients il est beaucoup plus cher, (batteries + systèmes de contrôle de la charge et protections) et demande de l'entretien (batteries, renouvellement de ces dernières), également le transport de ces batteries. MSM Electric utilise la deuxième possiblité là où la pressurisation est exigée, les batteries stabilisent la tension pour avoir un écoulement et une distribution à la pression souhaitée.

Pour éviter toute perte d’argent, le dimensionnement de votre système de pompage doit être fait avec une grande attention. Il faut toutes les mesures pour cela, à savoir :

1. la profondeur de pompage ou hmt

2. la profondeur du puits

3. le niveau de la nappe d’eau

4. le débit de l'eau de retour

5. la qualité d’eau

6. la température de l’eau dans le puits

7. la quantité journalière d’eau souhaitée

8. la pression de sortie de l’eau

9. le nombre d'heures d’ensoleillement maximal journalier…

MSM Electric propose aussi des stations d'acquisition qui surveillent à distance les paramètres de ces installations de pompage. Ces stations peuvent alerter par téléphone des ingénieurs ou techniciens, en cas d'incidents sur ces installations de pompage. Elles peuvent aussi agir aussi à distance sur la mise en marche ou arrêt d'une pompe quelconque ou visualiser, à plusieurs dizaines de kilomètres, sur écran la production d'énergie d'éoliennes ou panneaux solaires ou le niveau d'eau des réservoirs en temps réel.

Se débarasser des groupes électrogènes

Le pompage solaire ou éolien reste incomparable avec celui diesel. 

La meilleure option serait de prendre un prêt bancaire puis se procurer les équipements solaires ou éoliens (selon le climat) qui peuvent assurer le même volume en eau que celui fourni par le pomage diesel. Par la suite rembourser cette banque mensuellement avec les mêmes dépenses diesel d’auparavant. Le retour à l’investissement peur être de 5 ans dans certains cas. Alors que le systeme de pompage dure plus que 25ans

Estimation des besoins en eau

Pour une région tropicale les besoins en eau, en moyenne, peuvent être définis en utilisant les valeurs suivantes :

Personne 5 à 10 litres/jour

Mouton ou chèvre 5 litres/jour 

Cheval 40 litres/jour 

Chameau ou et âne 20 litres/jour 

Agriculture maraîchère 60m3/hectare/jour 

Riz 100m3/hectare/jour 

Autres céréales 45m3/hectare/jour 

Sucre de canne 65m3/hectare/jour 

Coton 55m3/hectare/jour

Système photovoltaique : Vue d’ensemble

Un système photovoltaïque est une chaîne de composants qui vont du module photovoltaïque au disjoncteur de raccordement au réseau électrique. Le courant continu disponible aux bornes du module peut être utilisé de différentes manières en raccordant ces bornes à un circuit électrique qui l’achemine vers un ensemble de composants qui forment un "système photovoltaïque" conçu et dimensionné en fonction de l’application et de l’usage qui est fait de l’électricité produite.

Dans les systèmes raccordés au réseau, l’électricité produite en courant continu est transformée en courant alternatif parl’onduleur puis comptabilisée par un compteur de production électrique préalablement installé par le gestionnaire du réseau (ERDF ou une entreprise locale de distribution, ELD) avant d’être injectée sur le réseau. Plusieurs options de branchements sont possibles.

Bien qu’une installation photovoltaïque requière peu de composants, ceux-ci doivent être choisis judicieusement pour répondre aux attentes du maître d’ouvrage en termes de production, d’efficacité de l’investissement et d’intérêt environnemental. Dans le cas du photovoltaïque, on peut garder en tête que tout kilowattheure "perdu" du fait d’un mauvais dimensionnement ne sera pas vendu, ni consommé, et cela sur les 20 ou 30 ans de durée de vie de l’installation.

Chaque étape du système entraîne une perte d’énergie vis-à-vis de l’énergie solaire reçue par les modules. Si le rendement de ces derniers constitue les pertes les plus importantes (rendements de 6 à 18%, selon la technologie), il ne faut pas omettre de prendre en compte les éléments en aval impactant la performance du système. Ainsi, il sera inutile de chercher le module qui aura quelques points de rendement supplémentaires si l’on n’est pas sûr de pouvoir en profiter à l’aide d’un onduleur correctement choisi et des câbles de calibre suffisant.

Dans le cas d’une centrale photovoltaïque, raccordée au réseau, on retrouve généralement les divers équipements suivants :

Une structure porteuse ou de fixation : 

• Supporter le poids des panneaux
• Résister aux contraintes environnementales.

Les panneaux photovoltaïques : 

• Convertir le rayonnement solaire en courant continu
• Assurer une fonction de couverture (projet en toiture)

Les modules sont au cœur du système. Les photovoltaïciens regroupent les autres composants dans leur jargon sous le terme "B.O.S." pour "Balance of system" :

Les composants de distribution courant continu (DC) ou alternatif (AC) (cables, connectiques, protections, etc.) : 

• Raccorder les chaînes de panneaux entre elles
• Protéger les chaînes de panneaux et les intervenants des risques électriques et atmosphériques
• Assurer l’acheminement du courant produit vers les postes de conversion

L’onduleur : 

• Convertir le courant continu en courant alternatif
• Protéger les circuits de distribution DC et les intervenants des risques électriques et atmosphériques
• Générer un courant alternatif de qualité
• Transformer la basse tension en moyenne tension

Le système de supervision : 

• Suivre le fonctionnement et la performance de l’installation
• Permettre d’optimiser la production (détection d’anomalie)

Le compteur de production : 

• Suivre la production du système

Le système peut aussi être équipé de batteries, destinées à stocker l’électricité.

En définitive, l’ensemble du système peut être représenté comme un ensemble de fonctionnalités résumées dans le schéma qui suit :

Analyse du Cycle de Vie Photocoltaique

Afin de pouvoir comparer sur les mêmes bases l’impact que peut avoir sur l’environnement un produit ou un service, une méthode standardisée s’est développée sous le nom d’analyse du cycle de vie. Au niveau international, elle est cadrée par les normes ISO 14040 et ISO 14044 de 2006.

Le principe est de comptabiliser les ressources utilisées et les émissions occasionnées à toutes les étapes de la vie du produit. L’ensemble de ces données est ensuite traduit en indicateurs quantifiables grâce à des modèles mathématiques. Ces indicateurs s’appliquent généralement à la fonction du produit et non au produit lui-même, ce qui permet de comparer plus facilement deux produits différents qui remplissent la même fonction. Au final, ce type d’études sert à mettre en lumière quel type d’impact est dominant ou quels sont les éléments ou les étapes qui pèsent le plus sur l’environnement, pour pouvoir agir sur les facteurs adéquats.

Méthodologie

En premier lieu, il s’agit de définir l’objectif et le périmètre de l’étude. Dans le cas du photovoltaïque, l’objectif est de comptabiliser les ressources utilisées et les rejets occasionnés pour la production de 1kWh d’électricité. Le résultat dépend donc de la production totale d’une installation, donc de la durée de vie et de la productivité du panneau, fonction de la technologie employée et de l’installation. Les résultats sont donnés par unité fonctionnelle (1kWh), ce qui permet de comparer les systèmes entre eux (ex : combien de g de CO2 est rejeté dans l’atmosphère pour la production d’un kWh avec un système photovoltaïque ou avec une centrale à charbon.) Le périmètre de l’étude est défini par l’ensemble des étapes ou processus de transformation qui interviennent pour que le système photovoltaïque remplisse sa fonction, du sable jusqu’au retraitement en fin de vie.

Puis on fait l’analyse de l’inventaire. Pour chaque étape, on fait la liste de tout ce qui entre et sort du système. Les « flux entrants » : les quantités d’énergie et de matière utilisées ; et les « flux sortants » : les rejets générés. Ils sont ensuite additionnés pour chaque type de flux (par ex : consommation d’eau, rejet de chutes de découpe d’aluminium…).

Durant l’évaluation de l’impact, les flux entrants et sortants sont combinés dans des catégories d’impact. Ces résultats sont autant d’indicateurs en termes de dommage environnemental. On retrouve généralement les axes suivants : 

• La demande cumulée en énergie primaire 
• L’utilisation de ressources non renouvelables. 
• Les Gaz à effet de serre 
• La santé humaine 
• Les écosystèmes

L’analyse du cycle de vie d’un système photovoltaïque

Il est admis par la communauté scientifique internationale que dans le cas du photovoltaïque, les étapes qui pèsent le plus dans le bilan concernent la fabrication des systèmes, et ce quelle que soit la technologie retenue. En effet, une fois en fonction, mis à part le remplacement éventuel des onduleurs, le système produit de l’électricité sans dommage notable pour l’environnement : ni bruit, ni vibration, ni consommation de combustible, ni production de déchets, d’effluents liquides ou gazeux…

Lors de la fabrication, l’impact le plus important sur l’environnement est dû à la consommation d’énergie. En effet, une partie importante de l’énergie utilisée est issue de combustibles fossiles, à l’origine de l’épuisement des ressources fossiles, de l’émission de gaz à effet de serre, et de l’émission de résidus de combustion provoquant pluies acides et dommages respiratoires. Dans le cas particulier du silicium cristallin, cette consommation est principalement due au très énergivore procédé de production de silicium polycristallin en réacteurs Siemens.

L’ensemble des dépenses énergétiques peut être exprimé en énergie primaire. L’énergie primaire est l’énergie puisée dans les ressources naturelles telles qu’on les trouve à l’état brut (pétrole, gaz, charbon, uranium, soleil, vent, biomasse etc.). Cette unité permet de prendre en compte les pertes inhérentes au mode de production d’énergie utilisée. Pour du silicium cristallin, il faut compter 30 à 35 000 MJ d’énergie primaire par kWc pour un système photovoltaïque complet. Exprimé autrement, on comptera environ 2500 kWh d’énergie finale(l’électricité facturée au compteur par exemple) par kWc installé.

L’énergie grise d’un système photovoltaïque exprimée en énergie primaire permet de calculer le temps de retour énergétique, par rapport à l’énergie habituellement utilisée à laquelle se substitue la production photovoltaïque. Il est généralement admis qu’il faut en moyenne 2 à 3 ans à un système photovoltaïque pour produire autant d’énergie qu’il en a fallu pour le fabriquer, cette durée étant fonction de l’ensoleillement. Bien entendu, les technologies se perfectionnant sans cesse, l’impact environnemental diminue à mesure que le rendement des cellules augmente et que les concepteurs de systèmes prennent soin d’optimiser la production.

Etude ESPACE-PV

L’Analyse du Cycle de Vie cofinancée par l’Ademe et initiée en 2008 dans le cadre du projet ESPACE-PV a permis de présenter plusieurs résultats représentatifs pour la France. Tous les détails et les résultats sont surhttp://www.espace-pv.org/

L’évaluation pour différents systèmes de la part des ressources consommées (exprimée en énergie primaire non-renouvelable consommée) et la contribution à l’effet de serre (ou l’empreinte carbone).

Empreinte carbone

L’empreinte carbone est traduite à l’aide d’un indicateur en g CO2-équivalent par kWh produit, correspondant à la quantité de gaz à effet de serre émis lors de la fabrication du système divisé par sa production électrique pendant 30 ans. Le résultat obtenu dépend alors de la productivité du système, fortement liée à l’irradiation du lieu, et varie donc avec la région concernée.

L’importance des modules sur les impacts environnementaux de toutes les installations est dominante et souligne la nécessité d’optimiser les performances environnementales des étapes de fabrication de ceux-ci.

Énergie primaire non-renouvelable consommée

Il faut cependant signaler l’importance particulière de l’équipement de pose sur les émissions de CO2 éq. dans le cas de la technologie a-Si puisque sa superficie est doublée pour une même puissance installée. Une plus grande utilisation de métaux à fort contenu énergétique explique principalement ces résultats.

La comparaison pour différents mix énergétiques de l’impact lié à la fabrication des systèmes.

Elle apporte des éléments de réponse au questionnement sur la pertinence écologique de fabriquer des modules à partir d’électricité provenant de centrales à charbon.

A droite, l’exemple du silicium amorphe.

Émission de CO2 équivalent pour le silicium amorphe

Cohérence et harmonisation des ACV Photovoltaïque

Constatant la multiplication des ACV PV, un groupe d’experts de l’agence internationale de l’énergie a souhaité harmoniser le choix des hypothèses de travail et des méthodologies adoptées. Un guide méthodologique sur l’analyse du cycle de vie de l’électricité photovoltaïque de systèmes raccordés au réseau a été diffusé en octobre 2009.

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Ce guide propose des recommandations sur les caractéristiques techniques relatives aux systèmes photovoltaïques étudiés (durée de vie de 30 ans, composants du système photovoltaïque, ratio de performance de 75 %, un seul remplacement d’onduleur, irradiation moyenne de la zone concernée, etc.), sur l’approche méthodologique et sur les modèles d’analyse choisis (empreinte environnementale du kWh d’électricité injecté sur le réseau, catégories d’impact etc.) et enfin sur le format des résultats (mention des hypothèses utilisées, choix des indicateurs, etc).

Durant les 30 dernières années, des centaines d’analyses du cycle de vie ont ainsi été menées et publiées sur le photovoltaïque, des systèmes résidentiels aux fermes solaires, fournissant une large gamme de résultats. Le NREL (laboratoire national des énergies renouvelables, aux Etats-Unis) a effectué un travail de synthèse dans le souci de dégager les tendances et de réduire les écarts d’une étude à l’autre.

In fine, l’empreinte carbone d’un système photovoltaïque complet est évaluée à environ 44g CO2-eq/kW.

Empreinte carbone des différentes technologies photovoltaïques - données 2005-2006

Nota : les valeurs d’empreinte carbone publiées dans cette étude sont des valeurs médianes, et non moyennes, de références jugées scientifiquement recevables et valables. Ces valeurs ne sont donc pas pondérées par les parts de marché des différentes technologies, des divers modes d’installation (sol, toiture), par les gammes de puissances ou par les mix électriques des lieux de fabrication. Puisqu’elles ne sont pas représentatives d’installations réelles, mais le résultat d’un traitement statistique des données disponibles, elles doivent être utilisées comme un indicateur de tendances de la filière.Les valeurs qui en ressortent sont les valeurs médianes d’une série de valeurs références tirées de 13 études pour le silicium cristallin et de 5 pour les couches minces sur les 400 recensées. L’harmonisation des données a ensuite consisté à ramener les estimations d’émissions de gaz à effet de serre à un ensemble d’hypothèses de départ identiques, à savoir : irradiation de 1700 kWh/m2.an, rendement du module, ratio de performance de 0.75 ou 0.80 selon que le système soit intégré en toiture ou posé au sol, durée de vie de 30 ans et dégradation du rendement de 0.5 % par an. Enfin, l’étude concernant le silicium cristallin visait des modules cadrés, recyclage compris, pour un état de l’art technologique datant de 2005-2006, alors que celle sur les technologies couche minces envisageait des modules non cadrés, recyclage exclus. Cette méthode a permis de réduire la dispersion des résultats de 65 %.

Sur l’ensemble du système

Le produit fini s’étend au delà du module. A l’énergie physiquement dépensée lors des étapes de fabrication des modules vient s’ajouter l’énergie grise et les rejets impactés par les autres éléments. Suivant les systèmes et leur type d’intégration, ces valeurs évoluent beaucoup. On peut cependant émettre quelques généralités :

Les onduleurs : du fait de l’électronique qu’ils contiennent en quantité grandissante, ainsi que des métaux utilisés pour les boîtiers, les onduleurs ont un impact important. L’augmentation de leur longévité peut permettre d’améliorer le bilan énergétique.

L’aluminium : Il est présent en petite quantité comme contact arrière des cellules photovoltaïques et en masse dans le cadre, la structure de montage et l’onduleur. La production d’aluminium est très consommatrice en énergie et génère des émissions d’hexafluorure de soufre ou SF6, gaz à effet de serre à très haut pouvoir réchauffant (coefficient de 22 200 contre 1 pour le CO2).

Le silicium : Il est l’enjeu le plus important de réduction de la consommation énergétique. Il faut 60 fois plus d’énergie pour produire du silicium solaire que du verre. Les pistes actuellement explorées sont l’amélioration des procédés de raffinage et la diminution de l’épaisseur des cellules.

L’argent : Présent en quantité limitée sur la planète, la taux de récupération et de recyclage de ce métal est, comme son prix, élevé. Il est utilisé dans les électrodes en face avant des cellules, les fournisseurs de pâtes de métallisation développant des amalgame sans Argent.

Substances dangereuses : parmi les substances les plus dangereuses, on trouve le plomb et le brome. Le plomb est présent dans les soudures ou les contacts électriques des cellules, des procédés de soudure alternatifs faisant leur apparition sur le marché. Le brome se trouve dans les matières plastiques de l’onduleur.

D’autres matériaux ne présentent pas de toxicité particulière mais ne sont pas valorisables en fin de vie ou présentent des ressources limitées. C’est le cas de l’EVA ou du Tedlar.

Enfin, de nombreux composés chimiques utilisés lors de la fabrication du silicium polycristallin et des cellules photovoltaïques imposent des conditions de manipulation adéquates garantissant la santé et la sécurité des travailleurs. Étant donné qu’ils donnent lieu à des rejets importants de polluants dans l’eau ou dans l’air, dont les plus importants sont les gaz à effet de serre du type CF4 ou des produits inorganiques tels que HF, HNO3, HCl, NH3 et NaOH, des systèmes de traitement sont mis en place sur les lieux de fabrication pour éviter tout rejet dans la nature.

Fabrication et impact environnemental

La mesure de l’impact environnemental d’une installation photovoltaïque s’effectue par une analyse du cycle de vie du système depuis sa fabrication jusqu’à son installation, son fonctionnement sur site et sa fin de vie. Ce type d’analyse est défini et normé selon les normes ISO-14040-44(2006), définissant ainsi ses principes.

Dans le cas du photovoltaïque, une analyse de cycle de vie permet de mieux comprendre et appréhender les impacts environnementaux de l’industrie de fabrication du module depuis l’élaboration du silicium de grade solaire au système photovoltaïque global.

2 sources d’information sont disponible en français :

• Un projet nommé ESPACE-PV, (Eco-conception d’un Système Photovoltaïque par l’Analyse de son Cycle de vie et son impact sur l’Environnement) cherche à apporter des arguments scientifiques, techniques et économiques sur le positionnement du photovoltaïque en terme d’impact environnemental. Le site web recense les résultats de divers études à ce sujet. 
• Hespul a élaboré un document de synthèse d’études scientifiques dont des analyse de cycles de vie, intitulé Systèmes photovoltaïques : fabrication et impact environnemental.

Résumé du document

Les procédés de fabrication décrits sont la réduction carbothermique de la silice dans un four à arc, le raffinage du silicium solaire par procédé Siemens (voie gazeuse chlorée), la cristallisation du silicium en lingots et la découpe des plaques, la fabrication des cellules photovoltaïques par dopage, polarisation et traitement anti-reflet, l’assemblage des modules par encapsulation dans un feuilleté verre/EVA/Tedlar®, et enfin l’installation du système comprenant câblage et onduleurs.

Les analyses du cycle de vie vont de l’extraction du quartz à la production d’électricité 30 ans durant, hors fin de vie des systèmes, avec un remplacement d’onduleurs. Le mix énergétique de la fabrication est de type UCTE région Europe de l’Ouest.

La fabrication nous révèle une consommation de silicium de 10 à 15 g/Wc, des éléments toxiques présents à l’état de traces (Pb, Br, B, P), l’utilisation de métal aux ressources limitées (Ag), et une dépense énergétique conséquente due à l’aluminium et au silicium (40%). Elle occasionne la génération de rejets chlorés, de boues chargées en silicium et de gaz et d’effluents provenant de l’utilisation de produits chimiques.

Les résultats de l’analyse du cycle de vie sont que l’énergie est l’impact majeur, avec environ 30000 MJ d’énergie primaire par kWc, soit 2500 kWh d’énergie finale. Pour caractériser les effets sur l’environnement d’un système photovoltaïque, les indicateurs pertinents sont le temps de retour énergétique, qui est d’environ 3 ans, et l’effet de serre, qui est d’environ 70 g de CO2-eq/kWh, ceci pour la France.

Les avancées technologiques identifiées qui permettent de réduire ces impacts concernent la production de silicium solaire avec l’utilisation d’un réacteur à lit fluidisé au lieu d’un réacteur Siemens ou la voie métallurgique (Elkem Solar). Les recommandations de mise en œuvre sont de privilégier des modules sans cadre aluminium et d’installer les systèmes dans les règles de l’art afin d’optimiser leur production (orientation, inclinaison, ombrages, ventilation, onduleur performant, suivi de la production etc…). L’étape suivante sera la mise en place d’une filière de recyclage.

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Recyclage des systèmes photovoltaïques

Un système photovoltaïque est principalement constitué de modules et d’onduleurs. Le reste étant des composants et raccords électriques classiques, dont le recyclage n’est pas spécifique à la filière photovoltaïque.

Contexte réglementaire

La législation européenne en matière de gestion des déchets s’appuie essentiellement sur la directive cadre sur les déchets 2008/98/CE, la directive 2011/65/CE relative aux exigences d’écoconception des produits liés à l’énergie, la directive 2002/95/CE dite RoHS limitant l’utilisation de certaines substances dangereuses dans les équipements électriques et électroniques, et la directive 2002/96/CE dite DEEE (ou D3E) relative aux déchets d’équipements électriques et électroniques.

Depuis 2005, les fabricants d’onduleurs doivent, dans le respect de la directive des D3E réaliser à leurs frais la collecte et le recyclage de leurs produits.

Suite à la révision en 2012 de cette directive, les fabricants des panneaux photovoltaïques vont devoir respecter les obligations de collecte et de recyclage des panneaux, à leur charge.

Durée de vie

La durée de vie d’un système est supérieure à 20 ans.

Aujourd’hui, les fabricants garantissent en général 80% de la puissance initiale après 25 ans. Cela ne signifie pas que l’installation doit être démontée au bout de 25 ans, bien au contraire puisqu’elle reste encore en mesure de produire 80% de sa puissance initiale. La fin de vie reste donc à l’appréciation du producteur, selon ses besoins de production (par rapport à ses besoins de consommation par exemple).

Démantèlement et Collecte

Ces opérations, préalables à celles de recyclage proprement dites, nécessitent un suivi et des infrastructures spécifiques.

Le démantèlement d’une installation photovoltaïque consiste à déposer tous les éléments constitutifs du système, depuis les modules jusqu’aux câbles électriques en passant par les structures support.

Dans l’hypothèse d’un service de fourniture d’énergie et non de fourniture d’un système photovoltaïque, la durée de vie d’une installation peut être prolongée par le renouvellement des modules afin de revenir à un niveau de production équivalent ou supérieur à celui de l’année de mise en service. L’opération de démantèlement consistera alors en un échange standard de matériel. Si, après 20 ou 30 ans de service, l’installation doit cesser sa production, alors la totalité des éléments sera démontée pour tri et recyclage.

Les opérations de démantèlement ne sont pas couvertes par la DEEE.

Les opérations de collecte sont d’ordre logistique, et adressent des problématiques d’emballage, d’étiquetage, de stockage et de transport vers les centres de traitement.

Recyclage des modules photovoltaïques à base de silicium cristallin

Après séparation mécanique des câbles, boîtes de jonction et cadres métalliques, le recyclage des modules à base de silicium cristallin peut suivre deux voies. Celle du traitement thermique va permettre d’éliminer le polymère encapsulant en le brûlant et de séparer ainsi les différents éléments du module photovoltaïque (cellules, verre et métaux : aluminium, cuivre et argent). Celle du traitement chimique consiste à broyer l’ensemble du module puis à extraire des matériaux secondaires par fractions, selon différentes méthodes.

Une fois séparées des modules, les cellules subissent un traitement chimique qui permet d’extirper les contacts métalliques et la couche anti-reflet.

Ces plaquettes recyclées sont alors :

• Soit intégrées dans le process de fabrication de cellules et utilisées pour la fabrication de nouveaux modules, si elles ont été récupérées dans leur intégrité,
• Soit fondues et intégrées dans le process de fabrication des lingots de silicium.

Il est donc important, au vu de ces informations, de mobiliser l’ensemble de la filière pour permettre l’amélioration du procédé de séparation des différents composants (appelé "désencapsulation").

• Exemple : L’entreprise allemande Deutsche Solar, filiale de Solarworld, dispose de sa propre usine de recyclage mise en service en 2003 afin de traiter les modules photovoltaïques en fin de vie provenant d’une ancienne centrale photovoltaïque installée sur l’ile de Pellworm en mer du Nord.

Recyclage des modules photovoltaïque en couches minces

Certaines études prospectives estiment que la part de marché des couches minces pourrait atteindre 30% d’ici 2030.

Les technologies couches minces (CdTe, CIS, CIGS…) sont différentes les unes des autres et mettent en jeu des complexes déposés sur un substrat simple (verre ou feuille métallique). Les études réalisées sur le cadmium présent dans les couches minces sous la forme CdTe soulignent la grande stabilité de ce composé. Il n’en demeure pas moins que les modules en fin de vie doivent être traités avec une attention particulière.

Valorisation

Les filières de valorisation des matériaux extraits lors des opérations de recyclage sont naturellement celle de la production de modules photovoltaïques, mais aussi les filières traditionnelles des matières premières secondaires comme le verre et l’aluminium ainsi que le marché des métaux pour le cuivre, l’argent, le cadmium, le tellure etc.

Les applications du photovoltaïque

Marquée par une grande variété permise par les caractéristiques intrinsèques de la technologie photovoltaïque, la longue liste des applications du photovoltaïque peut être divisée en deux grandes catégories :

Les applications autonomes (site isolé), c’est-à-dire non-raccordées à un réseau électrique, apparues les premières, comportent quatre domaines distincts :

• les satellites artificiels pour lesquels le photovoltaïque constitue la seule source d’énergie qui réponde à toutes les contraintes
• les appareils portables, aujourd’hui calculettes et montres, demain téléphones et micro-ordinateurs
• les applications « professionnelles », relais de télécommunications, balises maritimes ou aéroportuaires, signalisation routière, bornes de secours autoroutières, horodateurs de stationnement, etc.
• l’électrification rurale des sites isolés, habitat dispersé, refuges, dispensaires et écoles dans les pays en voie de développement, …

les applications raccordées au réseau public de distribution d’électricité que l’on peut subdiviser en trois grands domaines :

• les systèmes attachés à un bâtiment consommateur d’électricité, qu’il soit à usage résidentiel (maisons individuelles, habitat collectif social ou privé) ou professionnel (bureaux, commerces, équipements publics, industrie, agriculture,…). Les modules peuvent être « sur-imposés » à la toiture (toit en pente ou toiture-terrasse) sans assurer le clos ni le couvert ou bien « intégrés au bâti » dans une logique de double fonction (clos et couvert, bardage, verrière, garde-corps,…). Leur surface active va de quelques dizaines à quelques milliers de mètres carrés, soit des puissances de quelques kilowatts-crêtes à quelques mégawatts-crêtes
• les systèmes posés sur ou intégrés à des structures non-consommatrices d’électricité par elles-mêmes mais pour lesquelles les panneaux remplissent une fonction bien identifiée en sus de la production d’électricité (ombrière de parking, couverture de passage public ou de quai de gare, mur antibruit,…). Leur surface active va en général de quelques centaines à quelques milliers de mètres carrés, soit des puissances de quelques dizaines à quelques centaines de kilowatts-crêtes
• les parcs photovoltaïques au sol, constituées de quantités importantes de modules posés sur des structures porteuses, dont la production est exclusivement destinée à l’alimentation directe du réseau électrique. Leur surface active va de quelques milliers à plusieurs dizaines de milliers de mètres carrés (puissance de quelques centaines de kilowatts à plusieurs dizaines de mégawatts).

De la lumière à l’électricité

Le terme « photovoltaïque » est composé du mot de grec ancien « photos » (φωτoς : lumière, clarté) et du nom de famille du physicien italien (Allessandro Volta) qui inventa la pile électrique en 1800 et donna son nom à l’unité de mesure de la tension électrique, le volt.

L’effet photovoltaïque, découvert en 1839 par le français Antoine-César Becquerel, désigne la capacité que possèdent certains matériaux, notamment les semi-conducteurs, à convertir directement les différentes composantes de la lumière du soleil (et non sa chaleur) en électricité.

L’effet photovoltaïque représente ainsi la seule alternative existante à la production d’électricité à partir de la force mécanique, puisque toutes les autres techniques sans exception, renouvelables ou non, font appel à des génératrices tournantes (alternateurs ou dynamos) qui peuvent être actionnées de diverses manières : vapeur, vent, force de l’eau, courants marins, …

Outre cette spécificité qui le distingue très nettement des autres techniques, le photovoltaïque possède de nombreuses qualités qui présentent autant d’avantages :

• Basé sur un phénomène physique imperceptible, son fonctionnement n’occasionne strictement aucune nuisance ou impact sur l’environnement immédiat : ni mouvement, ni bruit, ni odeur, ni émission quelconque.
• Le fonctionnement d’un système photovoltaïque ne fait appel à aucune pièce en mouvement, le risque de panne ou d’accident est donc quasiment nul et le niveau de fiabilité très élevé.
• Les caractéristiques physiques des matériaux photovoltaïques ne s’altèrent pas dans le temps, et la baisse de rendement des panneaux, que l’on peut éventuellement observer et due essentiellement aux imperfections mineures de fabrication, est très lente et très limitée, ce qui permet aux fabricants d’apporter une garantie de rendement pouvant aller jusqu’à 30 ans.
• Hormis le coût d’investissement, l’accès à la ressource énergétique primaire est totalement libre et gratuit, puisqu’il s’agit de la lumière du soleil, et comme les besoins d’entretien et de maintenance sont très réduits (ils concernent essentiellement l’électronique de régulation et de connexion), le bilan économique est prévisible avec un haut degré de certitude.
• L’alternance jour/nuit étant un phénomène universel, même si sa répartition temporelle peut être très différente selon les lieux, le photovoltaïque peut fonctionner en tout point du globe terrestre avec un écart de potentiel annuel allant de 1 à 4 en entre le moins bon et le meilleur site.
• La quantité d’énergie récupérable en un lieu donné est directement proportionnelle à la surface exposée à la lumière du soleil, ce qui confère au photovoltaïque un caractère intrinsèquement modulaire et flexible : la surface des capteurs va de quelques cm2 pour l’alimentation d’une calculette à plusieurs centaines de milliers de m2 pour les centrales au sol et cette taille peut être modifiée à tout moment par simple ajout (ou retrait) de « tranches », sans même interrompre le fonctionnement de l’installation existante.

Gratuité, innocuité, accessibilité, sécurité, fiabilité, modularité, flexibilité : la conjugaison de ces qualités dont le photovoltaïque dispose fait que ses domaines d’application sont extrêmement divers et peuvent répondre à une grande variété de besoins dans toutes sortes de situations, d’autant plus que les différentes technologies de fabrication des modules qui sont aujourd’hui disponibles et qui le seront demain grâce aux nombreux axes recherche de l’industrie permettent d’adapter le système photovoltaïque aux caractéristiques du lieu et à l’utilisation prévue de l’énergie produite.

Le soleil, source d’énergie renouvelable

Tout comme le Monsieur Jourdain du Bourgeois Gentilhomme qui faisait de la prose sans le savoir, chacun des êtres vivants, du plus microscopique organisme unicellulaire au plus grand des pachydermes, utilise de l’énergie pour naître, croître et se maintenir en vie.

C’est le soleil qui, dès l’origine même de la vie, a fourni cette énergie que les micro-organismes marins primordiaux, sans conteste les champions de l‘efficacité énergétique, ont appris à exploiter pour fabriquer, grâce à la photosynthèse, de la matière organique à partir de molécules d’eau et de carbone, sans doute l’une des plus formidables astuces qui ait jamais été trouvée.

C’est cette même photosynthèse qui a permis ensuite aux végétaux de travailler sans relâche pendant des millions d’années à capturer le carbone présent dans l’atmosphère et à le stocker dans le sous-sol, jusqu’à ce que le taux d’oxygène soit suffisant pour qu’apparaissent des animaux dotés de poumons, capables de se déplacer sur la terre ferme ou dans les airs. Libérés des racines par lesquelles les végétaux se nourrissent et fournissent de la matière organique au sol, ces animaux ont du alors trouver une « technologie embarquée » pour assurer leur survie : ce furent les « chaînes alimentaires ».

D’un maillon à l’autre de ces chaînes, ce sont encore, sous forme de nourriture, des transferts d’énergie qui s’effectuent dans le but de satisfaire les besoins vitaux des organismes vivants comme maintenir au bon niveau la température interne du corps ou se déplacer pour toutes sortes de raisons : chercher à manger, fuir le prédateur ou rencontrer l’âme sœur.

L’être humain n’échappe pas à cette règle fondamentale de la biologie, mais il a su probablement assez tôt faire fonctionner un cerveau peut-être un peu plus développé que celui des autres espèces pour commencer à maîtriser et exploiter plus efficacement l’énergie que la nature mettait à sa disposition. La maîtrise du feu, la construction d’abris puis de maisons, la confection de vêtements, l’apparition de l’agriculture et de l’élevage, l’invention des bateaux à voile et des moulins à vent, et encore bien d’autres événements, toutes ces grandes étapes qui ont jalonné le développement de l’humanité ont à voir avec l’énergie et avec les manières d’en optimiser l’usage.

Depuis la nuit des temps jusqu’à l’ouverture des mines de charbon au milieu du XVIIIème siècle, qui allait déclencher la première révolution industrielle, l’humanité n’a quasiment eu à sa disposition que des énergies renouvelables, toutes directement ou indirectement issues du rayonnement solaire.

Déjà à cette époque et jusqu’à aujourd’hui, la concentration d’énergie d’un boulet de charbon, d’une bonbonne de gaz, d’un litre de pétrole et plus encore d’un gramme d’uranium ont exercé sur l’humanité une véritable fascination qui lui a donné l’impression qu’elle était capable de réaliser ses rêves les plus anciens et les plus fous comme voler dans les airs, commander à toute chose ou se moquer des jours et des saisons, en fait que c’en était fini de ses souffrances et de ses malheurs.

Mais le rêve était trop beau, il ne pouvait pas durer éternellement !

En se mettant à puiser à grandes pelletées sans se poser de questions dans les réserves d’énergie fossiles patiemment accumulées pendant des milliers de millénaires l’humanité a commencé à creuser sa propre tombe : en même temps qu’elle est devenue de plus en plus dépendante d’une drogue de plus en plus dure, les rejets de ses activités ont commencé à modifier le climat et plus largement le fonctionnement de l’écosystème « Terre ».

On sait aujourd’hui que si toutes les réserves fossiles sont extraites du sous-sol et brûlées pour satisfaire notre addiction énergétique, le climat en sera irrémédiablement changé, il causera des catastrophes et des souffrances tout aussi graves mais bien plus étendues que celles dont l’humanité a voulu se prémunir à l’origine.

Et c’est bien là le problème : il faut convaincre l’humanité de renoncer à la corne d’abondance qu’elle a à portée de main mais qui la conduira inéluctablement à sa propre perte si elle puise dedans sans compter !

Heureusement les solutions existent : d’abord réduire ses besoins à ce qui est strictement indispensable en adoptant des comportements empreints de sobriété énergétique ; ensuite utiliser le moins possible d’énergie pour satisfaire les besoins résiduels en faisant appel à toute les actions et techniques d’efficacité énergétique ; enfin, exploiter prioritairement aujourd’hui, et demain exclusivement, les formidables gisements d’énergies renouvelables.

Le rayonnement solaire qui parvient sur la Terre en un an représente plus de 10 000 fois la consommation mondiale d’énergie, toutes formes et usages confondus et notre étoile bienfaitrice a une durée de vie prévisible de 5 milliards d’années.

Les gisements d’énergies fossiles (charbon, pétrole et gaz) et fissiles (uranium), même les plus extrêmes, ne représentent quant à eux que quelques dizaines d’années au rythme de leur consommation actuelle (un peu plus d’un siècle pour le charbon), et comme cette consommation ne cesse d’augmenter avec notamment la soif des « économies émergentes » des pays les plus peuplés de la planète (Chine, Inde, Brésil) à imiter nos propres comportements, l’échéance de leur épuisement ne cesse de se rapprocher.

Il n’y a pas besoin de savoir laquelle des deux catastrophes qui se préparent, l’épuisement des ressources non-renouvelables ou le changement climatique, adviendra la première pour se tourner résolument vers ces énergies renouvelables qui seules permettront à l’humanité de continuer à vivre sur terre pour les siècles à venir, comme elle l’ont fait depuis les temps immémoriaux.

Avec une différence de taille toutefois : grâces aux connaissances scientifiques accumulées et aux innombrables technologies aujourd’hui disponibles même si elles n’en sont qu’aux prémisses de leur développement, elles sont en mesure de répondre de manière efficace et « moderne » à tous nos besoins.

P
armi celles-ci l’énergie solaire occupe une place importante : nous vous proposons donc un petit tour d’horizon à son sujet, ainsi que sur les différentes utilisations directes qui peuvent en être faites.