Énergie solaire résidentielle: types et avantages

Énergie photovoltaïque ou thermique? Comprenez tout sur les différences entre eux et connaissez le type le mieux adapté à votre cas

énergie solaire pour résidence

Vivint Solar dans l'image Unsplash

Le pétrole et le charbon sont des sources d'énergie largement utilisées, mais ils sont extrêmement polluants. Ainsi, cherchant à conjuguer efficacité énergétique et faibles impacts sur la planète, l'utilisation des énergies renouvelables est de plus en plus recherchée. Dans cet environnement, l'énergie solaire s'est démarquée et est de plus en plus explorée, tant pour la production dans le secteur des entreprises que dans les systèmes résidentiels.

Qu'est-ce que l'énergie solaire?

L'énergie solaire est une énergie électromagnétique dont la source est le soleil. Pour cette raison, il est considéré comme une source d'énergie durable et propre, qui ne produit pas de résidus au-delà des composants du kit et apporte toujours des avantages environnementaux en ce qui concerne la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

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 le rayonnement est d'abord converti en énergie thermique et ensuite en énergie électrique (utilisée principalement dans les centrales électriques et, par conséquent, ne sera pas abordée); et photovoltaïque, dans lequel le rayonnement solaire est directement converti en énergie électrique. L'énergie solaire thermique, quant à elle, est obtenue en captant le rayonnement électromagnétique, suivi de sa transformation en chaleur, c'est-à-dire en énergie thermique. Avec cela, il fournit le chauffage de l'eau dans les systèmes résidentiels, de construction et commerciaux.

Vous trouverez ci-dessous un résumé des caractéristiques et des différences entre les deux principaux types d'énergie solaire résidentielle: l'énergie photovoltaïque et l'énergie thermique.

Photovoltaïque

L'énergie photovoltaïque a pour concept de produire de l'électricité de manière non conventionnelle, c'est-à-dire par rayonnement solaire, sans avoir à passer par la phase d'énergie thermique.

Comme dans l'héliothermie, dans le système d'énergie solaire photovoltaïque, il existe plusieurs modèles de capteurs (ou panneaux solaires) qui ont une efficacité énergétique plus ou moins grande. Les plus courants sont les films monocristallins, polycristallins et minces.

Les principaux composants d'un système d'énergie photovoltaïque sont les panneaux, la structure de support, les contrôleurs de charge, les onduleurs et les batteries.

N'oubliez pas de vous assurer que les composants utilisés sont certifiés par l'Institut national de métrologie, de qualité et de technologie (Inmetro), qui a réalisé la mise en œuvre de l'ordonnance n ° 357 en 2014, dans le but d'établir des règles pour les équipements de production Photovoltaïque.

Le retour sur investissement est variable et dépend de la quantité d'énergie dont la propriété a besoin. Malgré cela, l'avantage du système domestique est lié à ce que l'utilisateur peut économiser: une fois l'heure de retour atteinte, la facture énergétique n'aura plus à être payée.

Comment ça fonctionne?

Les panneaux ou panneaux solaires sont des systèmes de microgénération composés de cellules photovoltaïques. Un ensemble de panneaux forme un module solaire. Les cellules photovoltaïques sont fabriquées à partir de matériaux semi-conducteurs, tels que le silicium. Lorsqu'une cellule de plaque est exposée à la lumière et capte son énergie, une partie des électrons du matériau éclairé absorbe les photons (particules d'énergie présentes dans la lumière du soleil).

Les électrons libres sont transportés en flux par le semi-conducteur jusqu'à ce qu'ils soient entraînés par un champ électrique, qui se forme dans la zone de jonction des matériaux par une différence de potentiel électrique entre ces matériaux semi-conducteurs. Les électrons libres sont ensuite extraits de la cellule solaire et mis à disposition pour une utilisation sous forme d'énergie électrique.

Contrairement au système héliothermique, le système photovoltaïque ne nécessite pas de rayonnement solaire élevé pour son fonctionnement. Cependant, la quantité d'énergie générée dépend de la densité des nuages, de sorte qu'un faible nombre de nuages ​​peut entraîner une plus grande production d'électricité par rapport aux jours de ciel complètement ouvert, en raison du phénomène de réflexion de la lumière du soleil.

L'efficacité de conversion est mesurée par la proportion de rayonnement solaire sur la surface de la cellule qui est convertie en énergie électrique. Actuellement, les cellules les plus efficaces offrent une efficacité d'environ 25%.

Actuellement, le gouvernement développe des projets de production d'énergie photovoltaïque pour répondre aux besoins énergétiques des communautés rurales et isolées, selon le ministère de l'Environnement. Ces projets se concentrent sur des domaines tels que:

  • Pompage de l'eau pour l'approvisionnement domestique;
  • Irrigation et pisciculture;
  • Réverbères;
  • Systèmes d'utilisation collective (électrification des écoles, des centres de santé et des centres communautaires);
  • Soins à domicile.

Il existe également deux types de systèmes photovoltaïques: ceux connectés au réseau ( on-grid ou grid-tie ) ou isolés du réseau ( off-grid ou autonomes). L'une des principales différences entre eux est la composition du kit, dont le premier ne comporte pas de dispositifs de stockage d'énergie, c'est-à-dire qu'il ne nécessite pas l'utilisation de la batterie et du contrôleur de charge. Une autre différence importante entre eux est que le premier doit être connecté au réseau de distribution d'énergie conventionnel, tandis que le second peut être installé dans des régions plus éloignées.

Pour les systèmes connectés au réseau, la loi 10.438 / 02 offre des avantages économiques sous forme de crédits d'énergie à ceux qui produisent plus d'énergie chez eux qu'ils n'en demandent, c'est-à-dire des économies d'argent immédiates qui seraient liées au paiement. de la facture d'électricité pour les mois au cours desquels la résidence génère moins d'énergie qu'elle n'en a besoin.

Malheureusement, il existe encore peu d'incitations et de lignes de financement pour ce type d'énergie au Brésil, qui sont encore difficiles d'accès et peu applicables. On s'attend à ce que, avec la croissance de la consommation des systèmes d'énergie photovoltaïque, des incitations plus applicables et plus accessibles au logement commun émergent.

Exploitation thermique

Une autre façon de profiter du rayonnement solaire est le chauffage thermique. Le chauffage thermique peut se faire grâce à un processus d'absorption de la lumière du soleil par des capteurs, qui sont généralement installés sur les toits des bâtiments, des condominiums et des maisons.

L'incidence du rayonnement solaire à la surface de la terre étant faible, il est nécessaire d'installer quelques mètres carrés de capteurs. Chaque modèle de collecteur (qui peut être ouvert, fermé ou tubulaire sous vide) a une efficacité énergétique caractéristique et peut chauffer l'eau à des températures spécifiques. Par conséquent, il existe toujours un modèle plus approprié, en fonction de l'intention d'appliquer l'eau chauffée (qui peut être pour la baignade, les piscines, le chauffage des locaux, entre autres).

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 l'intérêt du secteur commercial, comme les bâtiments publics, les hôpitaux, les restaurants, les hôtels et autres entreprises.

Le délai de récupération de l'investissement dans l'énergie solaire thermique a tendance à varier, se produisant généralement dans un intervalle de 18 à 36 mois. La durée de vie utile d'un chauffe-eau solaire est estimée à environ 240 mois, ce qui rend le système très avantageux et économique.

Comment ça fonctionne?

Le principe de fonctionnement de l'exploitation thermique est simple: la surface du panneau présente des ailettes en cuivre ou en aluminium, généralement peintes d'une couleur sombre pour une meilleure absorption du rayonnement solaire. Ainsi, ces ailettes captent le rayonnement solaire et le transforment en chaleur. La chaleur est absorbée par le fluide présent à l'intérieur des panneaux (généralement de l'eau), qui est ensuite transportée par pompage à travers des tubes isolés, jusqu'à atteindre le ballon d'eau chaude (réservoir thermique ou chaudière).

Le ballon d'eau chaude est composé d'un matériau isolant, qui empêche l'eau de se refroidir et lui permet d'être alimenté à une température agréable même en période sans soleil.

Quels sont les avantages et les 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. De plus, l'énergie solaire a une installation rapide et rapide et un système complètement silencieux.

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. Selon le Green Building Council (GBC Brasil), un autre avantage de l'installation de l'énergie solaire est l'appréciation de l'immobilier (les propriétés durables sont évaluées jusqu'à 30%).

Dans le cas de l'énergie photovoltaïque, l'inconvénient le plus fréquemment évoqué est sa mise en œuvre, qui est encore relativement coûteuse. En plus du coût, il y a aussi la faible efficacité 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 dans la fabrication des cellules photovoltaïques, le silicium.

L'extraction du silicium, comme toute autre activité minière, a un impact sur le sol et les eaux souterraines de 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. Le Centre international de recherche sur le cancer (Iarc) souligne 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, malgré le fait que le Brésil est un producteur majeur de silicium métallique, la technologie de purification du silicium au niveau solaire est toujours en cours de développement. 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 deviendra économiquement viable, ne présentant une réduction de prix qu'avec la coopération entre les secteurs public et privé et avec des investissements dans la recherche pour améliorer les technologies qui englobent l'ensemble du processus de production.


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