Vous voulez tout comprendre de l’énergie solaire ?

Connaître la différence entre les énergies solaires thermique et photovoltaïque ?

Comprendre le processus de production d’électricité grâce au Soleil ? 

Connaître les avantages et les inconvénients de cette source d’énergie ?

Alors vous êtes au bon endroit.

Nous abordons ces différents points, et bien plus encore dans ce guide.

Allons-y !

Contenu du guide :

Cliquez sur un élément ci-dessous pour consulter directement ce qui vous intéresse :

Chapitre 1 : 

Énergie solaire : définition 


Chaque année, la Terre reçoit du Soleil une quantité astronomique d’énergie.

Pour vous donner une idée, il nous transmet l’équivalent de plus de 8 000 fois la consommation énergétique mondiale annuelle !

Si vous aimez les nombres compliqués, cela représente environ  1 070 x 10^18 Wh

surface du soleil

Pour être plus précise, le Soleil émet en continu des rayons ”électromagnétiques”. Ils sont composés de photons qui se déplacent à la vitesse de la lumière, soit 299 792 458 m/s.

Parmi ces rayons électromagnétiques, on retrouve les rayons gamma, X et UV, mais aussi la lumière visible, l’infrarouge, les ondes radios et enfin les micro-ondes

Ces différents types de rayons véhiculent tous de l’énergie.

Concrètement, comment pouvons-nous profiter de tout ce potentiel énergétique ?

Chapitre 2 :

Transformer l’énergie solaire en électricité ou en chaleur

Énergie solaire photovoltaïque : fonctionnement


On parle d’énergie solaire photovoltaïque lorsque l’énergie électromagnétique du Soleil est convertie en électricité.

Alors, comment ça marche ?

Panneau solaire photovoltaïque

Tout d’abord, on a besoin d’au moins un panneau solaire photovoltaïque.

Un panneau est composé de cellules photovoltaïques.

Chacune d’elles est composée d’un matériau semi-conducteur, en général du silicium cristallin.

Vous n’avez peut-être jamais entendu parler du silicium : retenez simplement que c’est l’élément chimique le plus présent sur Terre après l’oxygène. 

On le trouve notamment en grande quantité dans le sable.

Cet élément chimique nous intéresse particulièrement puisqu’il permet aux cellules photovoltaïques des panneaux de produire de l’électricité.

En fait, une cellule photovoltaïque est composée de deux couches de silicium :

  • L’une contient des atomes de phosphore. Chacun de ces atomes compte un électron supplémentaire par rapport au silicium ;
  • L’autre contient des atomes de bore, qui ont chacun un électron en moins par rapport au silicium.

A cause de cette différence du nombre d’électrons, les électrons en surplus migrent vers les atomes de bore en déficit. 

Cette migration d’électrons produit de l’électricité, sous forme de courant continu.

Courant continu ? Mais nos appareils électroménagers ne consomment-ils pas du courant alternatif ?

C’est exact, bien vu.

Pour palier à cela, on utilise un onduleur dont le rôle est de transformer le courant continu produit par les panneaux en courant alternatif.

schema fonctionnement panneau solaire photovoltaïque

Vous pouvez alors :

  • Utiliser cette électricité pour votre consommation personnelle. C’est ce qu’on appelle l’autoconsommation ;
  • Ou la vendre pour qu’elle soit injectée sur le réseau et consommée par d’autres. C’est ce qu’on appelle la vente totale.

L’énergie solaire thermique : Fonctionnement


chauffe-eau solaire

L’énergie solaire thermique consiste à transformer l’énergie solaire non pas en électricité, mais en chaleur.

On parle donc de panneaux solaires thermiques ou de chauffe-eau solaire.

Voyons de plus près comment fonctionne un chauffe eau solaire :

  • Les panneaux solaires captent la chaleur émise par les rayons du Soleil ;
  • Cette chaleur est transmise à un fluide caloporteur (qui transporte la chaleur). Le plus souvent, ce fluide est un mélange à base d’eau : il supporte les hautes et basses températures et protège l’ensemble du circuit de la corrosion  ;
  • Lorsque le fluide est chaud, il monte dans le cumulus pour chauffer l’eau froide qui s’y trouve ;
  • Une fois refroidi, le fluide retourne dans le panneau pour recommencer un nouveau cycle.
schéma fonctionnement chauffe eau solaire

Cette eau chaude peut être utilisée de deux manières différentes :

  • Pour votre eau chaude sanitaire (par exemple douche, vaisselle…)
  • Ou pour votre chauffage, si votre habitation est équipée de radiateurs à eau chaude ou d’un parquet chauffant.

Chapitre 3 : 

Energie solaire : avantages et inconvénients

Les avantages


① Économies et réduction de facture

Les énergies solaires photovoltaïque et thermique permettent toutes les deux de réaliser d’importantes économies :

  • avec un chauffe-eau solaire, vous économisez jusqu’à 15 % sur votre facture d’électricité ;
  • grâce à des panneaux solaires photovoltaïques, vous réduisez votre facture d’électricité jusqu’à 50 %.

② Source d’énergie inépuisable et disponible gratuitement

Aussi longtemps que le Soleil brillera, il y aura de l’énergie solaire. 

Ca tombe bien, puisqu’il devrait s’éteindre dans 5 milliards d’années. Autant dire qu’elle est inépuisable.

Cette source d’énergie est en plus disponible gratuitement et surtout partout dans le monde

Donc que vous vous trouviez à Marseille, Tourcoing, Madrid ou Oslo, vous pouvez investir dans une installation solaire.

L’énergie solaire présente également l’avantage de s’adapter à chacun puisque les panneaux solaires sont modulables.

Autrement dit, une habitation avec une faible consommation électrique nécessitera peu de panneaux, tandis qu’une habitation avec une importante consommation accueillera plus de panneaux solaires sur son toit.

Enfin, l’énergie solaire est accessible aussi bien pour les particuliers que pour les professionnels

Elle est par exemple particulièrement intéressante pour les agriculteurs qui possèdent de grands hangars dont les toitures sont inexploitées.

hangar agricole photovoltaïque

③ Bon pour l’environnement

L’énergie solaire n’émet ni CO2 (contrairement au charbon), ni déchets toxiques (contrairement à l’énergie nucléaire).

Comme l’indique EDF sur son site, “aujourd’hui en France la consommation annuelle par habitant d’électricité génère moins de 2 kg de déchets radioactifs.

Ca peut vous paraître peu, mais faisons un rapide calcul.

Nous sommes aujourd’hui en France près de 67 millions d’habitants.

Multiplié par 2 kg de déchets radioactifs par personne.

On obtient donc… 134 000 tonnes de déchets radioactifs par an, rien qu’en France.

Fin 2017, la France comptait ainsi l’équivalent de 648 piscines olympiques de déchets nucléaires.

Pollution des centrales nucléaires

Oui, le bilan écologique du nucléaire est extrêmement mauvais.

Heureusement, celui des panneaux solaires est bien meilleur.

Au cours de sa vie, un panneau solaire aura produit bien plus d’énergie que celle nécessaire pour sa fabrication.

Et une fois arrivé en fin de vie, un panneau photovoltaïque est recyclé à 94,7 %.  Nous avons en plus la chance d’avoir en France l’une des filières de recyclage de panneaux les plus performantes au monde !

Création d’emplois

L’énergie solaire est en train de devenir un gisement d’emplois important.

En 2018, 11 millions de personnes travaillaient dans le secteur des énergies renouvelables à travers le monde.

Aux Etats-Unis, la filière solaire emploie déjà plus de personnes que le charbon, le nucléaire et l’éolien réunis.

Et ces chiffres semblent se confirmer pour les prochaines années : une étude menée par The New Climate Economy (NCE) affirme que le secteur des énergies renouvelables pourrait compter 65 millions d’emploi d’ici 2030 !

Rien qu’en France, une étude prévoyait la création de 25 000 emplois en France entre 2017 et 2023 uniquement pour la filière solaire.

Installateur de panneaux solaires

Les inconvénients


① Les solutions de stockage sont complexes et coûteuses

Le principal problème de l’énergie solaire réside aujourd’hui dans le stockage.

Les panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité lorsque que le Soleil émet des rayons électromagnétiques. 

Donc la nuit, ils ne produisent pas d’électricité.

Batterie lithium panneau solaire photovoltaique

Pour palier ce problème et stocker l’électricité produite pendant la journée, il existe des batteries de stockage.

Or, elles sont encore plutôt onéreuses aujourd’hui. Comptez par exemple entre 600 et 1000€ pour une batterie lithium d’une capacité de stockage d’1 kWh.

Heureusement, leur prix devrait chuter dans les prochaines années (j’y reviens dans le chapitre suivant).

La législation est parfois compliquée

L’installation de panneaux solaires sur sa toiture implique des démarches administratives qui peuvent parfois s’avérer longues : déclaration préalable en Mairie, demande de raccordement auprès d’ENEDIS, contrat d’achat avec EDF O.A

Heureusement, In Sun We Trust facilite vos démarches administratives et vous accompagne à chaque étape.

Si votre habitation se trouve dans une zone protégée, la faisabilité de votre projet solaire peut être impactée.

Chapitre 4 :

L’énergie solaire en France et dans le monde

Découverte de l’énergie solaire


Vous l’avez compris, le thermique et le photovoltaïque sont deux types de conversion de l’énergie solaire bien distincts. 

C’est pourquoi les panneaux solaires photovoltaïques sont différents des panneaux solaires thermiques.

Et pourtant, les développements de ces deux technologies sont très liés. 

Tout a commencé au 19ème siècle, grâce à deux scientifiques français.

Edmond Becquerel, à l'origine de la découverte de l'effet photovoltaïque

En 1839 d’abord, le physicien Edmond Becquerel fait une découverte scientifique majeure : l’effet photovoltaïque.

De quoi s’agit-il ?

Pour faire simple, c’est lorsque des photons (qui je le rappelle constituent la lumière du Soleil) sont absorbés dans un matériau semi-conducteur. Ce dernier génère alors une tension électrique.

C’est tout simplement sur ce principe que fonctionnent les panneaux photovoltaïques.

L’énergie thermique, elle, commence à intéresser les scientifiques quelques années plus tard.

En 1878, un ingénieur du nom d’Augustin Mouchot présente à l’Exposition Universelle l’ancêtre du chauffe-eau solaire.

premier chauffe eau solaire Augustin Mouchot

Son invention associe un réflecteur à une machine à vapeur, qui porte l’eau à ébullition. 

Mise au point des premiers panneaux


Dans les années 50, l’industrie spatiale (notamment américaine) s’intéresse de près à l’énergie photovoltaïque.

Il faut dire qu’un panneau solaire est plus pratique à emporter dans l’espace qu’une cuve de pétrole. 

En plus, le rayonnement solaire est deux fois plus intense dans l’espace que sur Terre. Imaginez donc le potentiel d’énergie que cela représente !

C’est dans ce contexte qu’est créé le premier panneau solaire photovoltaïque.

Panneaux solaires utilisés par l'industrie spatiale américaine

Le choc pétrolier de 1971 accélère le développement du thermique et du photovoltaïque.

Car le prix du pétrole augmentant de façon considérable, il devient vital de trouver d’autres sources d’énergie meilleur marché.

Dans les années 70, le Dr Elliot Berman met au point un procédé qui permet de concevoir une cellule solaire à faible coût. Le prix par watt passe ainsi de 100 $ à 20 $ seulement !

Et les cellules photovoltaïques sont pour la première fois produites en quantité industrielle. 

Finalement, les panneaux thermiques et photovoltaïques deviennent disponibles dans le commerce respectivement dans les années 80 et 90

“Si les panneaux solaires sont disponibles dans le commerce depuis près de 30 ans, pourquoi l’énergie solaire est si peu développée ?” 

Tout simplement car après les différents chocs pétroliers, le prix du pétrole a de nouveau baissé.

Les énergies fossiles sont donc redevenues abordables.

Et le développement des énergies renouvelables a été relégué au second plan.

Ce qui explique les chiffres particulièrement bas du solaire aujourd’hui.

Et aujourd’hui ?


Fin 2019, le parc photovoltaïque raccordé en France représente une puissance totale de 10 GW.

L’Hexagone se classe ainsi au 11e rang mondial en terme de puissance photovoltaïque raccordée, loin derrière la Chine (204 700 MWc) et les Etats Unis (75 900 MWc).

pose de panneaux solaires en chine

La filière photovoltaïque française a produit 11 600 GWh au cours de l’année 2019, soit 2,2 % de la production électrique du pays.

Alors oui, je vous l’accorde : l’énergie solaire est très peu développée en France.

Mais ça va changer.

Chapitre 5 : 

L’énergie du futur


Il n’y a aucun doute, l’énergie solaire est l’énergie du futur.

Plusieurs raisons à cela :

① Les panneaux solaires sont de plus en plus accessibles

Comme le montre ce graphique, le prix des modules photovoltaïques a drastiquement baissé au cours des 40 dernières années :

historique prix panneau solaire par watt

Alors, comment expliquer cette baisse drastique ? 3 raisons principales :

  • La production de masse a permis de réaliser d’importantes économies d’échelle ;
  • Les matières premières ont vu leur coût baisser ;
  • Et les procédés de fabrication ont été largement améliorés au cours des dernières années.

Aujourd’hui, les panneaux solaires ont quasiment atteint leur prix plancher.

Rien ne sert donc d’attendre quelques années supplémentaires pour investir dans une installation solaire. Vous ne ferez que retarder vos économies.

Grâce à ce prix particulièrement “bas”, l’énergie solaire est aujourd’hui compétitive et accessible !

En 2019, le coût de production du nucléaire varie désormais entre 112 à 189 dollars le mégawattheure contre 36 à 44 dollars pour l’énergie solaire.

② Le prix des solutions de stockage baisse

Je vous le disais précédemment, les batteries de stockage permettent de stocker l’électricité produite par les panneaux solaires.

Vous pouvez ainsi utiliser cette énergie lorsque les panneaux ne produisent plus (la nuit par exemple).

Le prix des batteries était particulièrement élevé il y a encore quelques années, mais bonne nouvelle : c’est en train de changer !

D’après la dernière étude du Blackrock Investment Institute, le prix du kWh de stockage devrait passer à seulement une centaine de dollars en 2025.

Les aides du Gouvernement

Je vous l’ai dit dans le chapitre précédent, l’électricité photovoltaïque ne représente aujourd’hui qu’une petite partie de notre mix énergétique.

Mais suite aux différents accords sur le climat (l’accord de Paris pour le Climat notamment) le Gouvernement Français s’est fixé des objectifs précis à atteindre.

éolienne énergie renouvelable production électricité

La part d’énergies renouvelables en 2030 devra atteindre 32 % de la consommation finale.

En matière de puissance photovoltaïque installée, l’objectif est de 20 600 MWc d’ici 2023.

Pour atteindre ces objectifs, l’Etat met en place des aides financières, notamment pour encourager les particuliers qui souhaitent autoconsommer leur électricité photovoltaïque.

④ L’engouement des Français pour le solaire

Enfin, pour que le photovoltaïque se développe fortement au sein du pays, il est nécessaire que les Français croient en cette énergie.

Heureusement, c’est aujourd’hui le cas.

Lors de notre sondage réalisé en 2019, 51 % des répondants estimaient que l’énergie photovoltaïque était l’énergie verte la plus prometteuse.

Conclusion


Voilà, nous avons vu tous les points essentiels de l’énergie solaire.

Ce sujet n’a maintenant plus aucun secret pour vous.

D’ailleurs, j’aimerais vous laisser la parole.

Saviez-vous que l’industrie spatiale avait largement participé au développement des panneaux solaires ?

Et connaissiez-vous la différence entre énergie solaire photovoltaïque et thermique ?

Dites-moi cela dans les commentaires.

FAQ

Qu’est-ce que l’énergie solaire photovoltaïque ?


On parle d’énergie solaire photovoltaïque lorsque l’énergie électromagnétique du Soleil est convertie en électricité.

Qu’est-ce que l’énergie solaire thermique ?


L’énergie solaire thermique consiste à transformer l’énergie solaire non pas en électricité, mais en chaleur.

Où en est la France par rapport à l’énergie solaire ?


L’énergie solaire est encore peu développée en France. Avec une puissance totale raccordée de 10 GW, la filière photovoltaïque française a produit 11 600 GWh au cours de l’année 2019, soit 2,2 % de la production électrique du pays.

Quels sont les avantages de l’énergie solaire ?


L’énergie solaire est une énergie propre et renouvelable. Son développement permet la création de millions d’emplois à travers le monde. De plus, le coût du kWh photovoltaïque est aujourd’hui moins élevé que le kWh nucléaire.