Comprendre ce qu'est l'énergie solaire, connaître les différences de chaque type et savoir laquelle est la plus avantageuse
Qu'est-ce que l'énergie solaire?
L'énergie solaire est une énergie électromagnétique dont la source est le soleil. Il peut être transformé en énergie thermique ou électrique et appliqué dans différents usages. Les deux principales façons d'utiliser l'énergie solaire sont la production d'énergie électrique et le chauffage solaire de l'eau.
Pour la production d'énergie électrique, deux systèmes sont utilisés: l'héliothermie, dans laquelle l'irradiation est convertie d'abord en énergie thermique et ensuite en énergie électrique; et photovoltaïque, dans lequel le rayonnement solaire est converti directement en énergie électrique.
Énergie héliothermique ou énergie solaire concentrée (CSP)
Selon le ministère des Mines et de l'Énergie, le Brésil a environ 70% de sa matrice électrique basée sur l'énergie hydraulique, et plus récemment d'autres sources d'énergie, telles que la biomasse, l'éolien et le nucléaire, ont bénéficié d'incitations.
- Qu'est-ce que l'énergie hydroélectrique?
Face à des conditions hydrologiques défavorables, avec des périodes de sécheresse de plus en plus prolongées, l'énergie héliothermique se présente comme une alternative. Encore plus si l'on considère que les périodes de sécheresse sont associées à un potentiel solaire accru en raison d'une faible interférence nuageuse et d'un rayonnement solaire plus intense.
Il existe plusieurs types de capteurs et le choix du type approprié dépend de l'application. Les plus utilisés sont: le cylindre parabolique, la tour centrale et le disque parabolique.
Comment ça fonctionne?
Les collecteurs d'énergie solaire héliothermique sont des dispositifs qui captent le rayonnement solaire et le convertissent en chaleur, transférant cette chaleur à un fluide (air, eau ou huile, en général). Les collecteurs ont une surface réfléchissante, qui dirige le rayonnement direct vers un foyer, où se trouve un récepteur. Une fois la chaleur absorbée, le fluide s'écoule à travers le récepteur.
Énergie solaire photovoltaïque
L'énergie solaire photovoltaïque est celle dans laquelle le rayonnement solaire est transformé directement en énergie électrique, sans passer par la phase d'énergie thermique (comme ce serait le cas dans le système héliothermique).
Comment ça fonctionne?
Les cellules photovoltaïques (ou cellules à énergie solaire) sont fabriquées à partir de matériaux semi-conducteurs (généralement du silicium). Lorsque la cellule est exposée à la lumière, une partie des électrons du matériau éclairé absorbe les photons (particules d'énergie présentes dans la lumière du soleil).
Les électrons libres sont transportés par le semi-conducteur jusqu'à ce qu'ils soient attirés par un champ électrique. Ce champ électrique se forme dans la zone où les matériaux se rejoignent, en raison d'une différence de potentiel électrique entre ces matériaux semi-conducteurs. Les électrons libres sont extraits des cellules d'énergie solaire et sont disponibles pour une utilisation sous forme d'énergie électrique.
Contrairement au système héliothermique, le système photovoltaïque ne nécessite pas de rayonnement solaire élevé pour fonctionner. Cependant, la quantité d'énergie générée dépend de la densité des nuages, de sorte qu'un faible nombre de nuages peut entraîner une production d'électricité moindre par rapport aux jours complètement ouverts.
L'efficacité de conversion est mesurée par la proportion de rayonnement solaire sur la surface de la cellule qui est convertie en énergie électrique. En règle générale, les cellules les plus efficaces offrent une efficacité de 25%.
Selon le ministère de l'Environnement, le gouvernement développe des projets de production d'énergie solaire photovoltaïque pour répondre aux besoins énergétiques des communautés rurales et isolées. Ces projets se concentrent sur certains domaines tels que: le pompage de l'eau pour l'approvisionnement domestique, l'irrigation et la pisciculture; Réverbères; systèmes à usage collectif (électrification des écoles, des centres de santé et des centres communautaires); soins à domicile.
Exploitation thermique
Un autre moyen d'utiliser le rayonnement solaire est le chauffage thermique. Le chauffage thermique à partir de l'énergie solaire peut être réalisé grâce à un processus d'absorption de la lumière du soleil par des capteurs, qui sont généralement installés sur les toits des bâtiments et des maisons (appelés panneaux solaires).
L'incidence du rayonnement solaire à la surface de la terre étant faible, il est nécessaire d'installer quelques mètres carrés de capteurs.
Selon l'Agence nationale de l'énergie électrique (Aneel), pour alimenter en eau chaude une résidence de trois à quatre habitants, 4 m² de capteurs sont nécessaires. Bien que la demande pour cette technologie soit principalement résidentielle, il y a aussi un intérêt d'autres secteurs, tels que les bâtiments publics, les hôpitaux, les restaurants et les hôtels.
Si vous souhaitez installer un système de chauffage solaire dans votre maison, consultez le Guide d'installation de l'énergie solaire à la maison.
Avantages et inconvénients de l'énergie solaire?
L'énergie solaire est considérée comme une source d'énergie renouvelable et inépuisable. Contrairement aux combustibles fossiles, le processus de production d'électricité à partir de l'énergie solaire n'émet pas de dioxyde de soufre (SO2), d'oxydes d'azote (NOx) et de dioxyde de carbone (CO2) - tous des gaz polluants ayant des effets néfastes sur la santé humaine. et qui contribuent au réchauffement climatique.
L'énergie solaire s'avère également avantageuse par rapport à d'autres sources renouvelables, telles que l'hydraulique, car elle nécessite des zones moins étendues que l'hydroélectrique.
L'incitation à l'énergie solaire au Brésil est justifiée par le potentiel du pays, qui compte de vastes zones de rayonnement solaire incident et est proche de l'équateur.
Les régions semi-arides du nord-est du Brésil sont idéales pour la production d'énergie héliothermique, car elles remplissent les conditions d'une forte irradiation solaire et de faibles précipitations.
Cependant, l’inconvénient de l’énergie héliothermique est que, bien qu’elle ne nécessite pas des zones aussi étendues que les barrages hydroélectriques, elle nécessite tout de même de grands espaces. Par conséquent, il est crucial d'analyser l'emplacement le plus approprié pour l'implantation, car il y aura suppression de la végétation. De plus, comme déjà mentionné, le système héliothermique ne convient pas à toutes les régions, car il est considéré comme assez intermittent.
La non-dépendance à une irradiation élevée est un grand avantage du système photovoltaïque, ce qui contribue à en faire une alternative.
Dans le cas de l'énergie photovoltaïque, l'inconvénient le plus fréquemment évoqué est le coût de mise en œuvre élevé et le faible rendement du procédé, qui varie de 15% à 25%.
Cependant, un autre point extrêmement important à considérer dans la chaîne de production du système photovoltaïque est l'impact socio-environnemental provoqué par la matière première la plus couramment utilisée pour composer les cellules photovoltaïques, le silicium.
L'extraction du silicium, comme toute autre activité minière, a des impacts sur le sol et les eaux souterraines dans la zone d'extraction. En outre, il est essentiel que les travailleurs bénéficient de bonnes conditions de travail afin d'éviter les accidents du travail et le développement de maladies professionnelles. Le Centre international de recherche sur le cancer (Iarc) souligne, dans un rapport, que la silice cristalline est cancéreuse et peut provoquer un cancer du poumon lorsqu'elle est inhalée de manière chronique.
Le rapport du ministère de la Science et de la Technologie souligne deux autres points importants liés au système photovoltaïque: l'élimination des panneaux doit être éliminée de manière appropriée, car ils présentent un potentiel de toxicité; et le recyclage des panneaux photovoltaïques n'a pas non plus atteint un niveau satisfaisant jusqu'à présent.
Un autre point important est que, bien que le Brésil soit le deuxième producteur de silicium métallique au monde, juste derrière la Chine, la technologie de purification du silicium au niveau solaire est toujours en développement. Un problème récemment identifié, en particulier dans les usines héliothermiques, est le brûlage involontaire des oiseaux qui traversent la région.
Par conséquent, même si elle est renouvelable et n'émet pas de gaz, l'énergie solaire se heurte toujours à des obstacles technologiques et économiques. Bien que prometteuse, l'énergie solaire ne deviendra économiquement viable que grâce à la coopération entre les secteurs public et privé, et grâce à des investissements dans la recherche pour améliorer les technologies qui englobent le processus de production, de la purification du silicium à l'élimination des cellules photovoltaïques.
