Planète

Le Soleil, une ressource inépuisable

Dossier - Les cellules photovoltaïques, cœur des panneaux solaires
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De nombreuses cellules photovoltaïques ont vu le jour pour exploiter au mieux la lumière du Soleil au travers de panneaux solaires. Afin de produire de l’électricité, silicium, terres rares ou plastiques sont employés, mais chaque technologie a des atouts et des faiblesses dans ce domaine prometteur.

  
DossiersLes cellules photovoltaïques, cœur des panneaux solaires
 

De nombreux pays souhaitent réduire leurs émissions de gaz à effet de serre. Pour ce faire, ils ont décidé de développer diverses filières exploitant des énergies renouvelables. L'une d'entre elles profite d'une ressource particulièrement abondante et inépuisable : la lumière solaire.

Le réchauffement climatique actuel pousse de nombreux pays à rechercher de nouvelles sources d'énergie moins polluantes. L'éolien a ainsi le vent en poupe depuis quelques années, comme la filière du photovoltaïque. En effet, le Soleil est une source intarissable d'énergie. Une fraction de celle-ci nous parvient à chaque instant sous la forme de lumière. Notre planète reçoit en un peu plus d'une heure autant d'énergie que la consommation annuelle de la population mondiale.

Cette information mérite d'être déclinée en quelques chiffres. La densité du flux d'énergie arrivant au niveau de notre atmosphère équivaut à 1.367 W/m2. Il s'agit précisément de la constante solaire, qui caractérise la quantité d’énergie solaire que recevrait une surface d'un mètre carré placée perpendiculairement aux rayons du Soleil au-dessus de notre atmosphère, soit à 150 millions de kilomètres de notre étoile. Ainsi, la Terre serait soumise à chaque instant à une irradiation de 174 pétawatts (1015 W). Ne l'oublions pas, nous sommes toujours au-dessus de l'atmosphère.

Irradiation solaire moyenne de l’Europe entre avril 2004 et mars 2010. Les valeurs (voir l’échelle colorimétrique) sont exprimées en kWh/m2. Plus les teintes sont rouges, plus il est intéressant d’installer des panneaux photovoltaïques. © SolarGIS, GeoModel Solar, 2011

Les nuages, océans et continents de la planète n'absorbent pas l'intégralité de l'énergie qui nous est transmise. À elle seule, l'atmosphère en réfléchirait environ 30 %. La Terre capte donc annuellement l'équivalent de l'énergie fournie par 92.000 milliards de tonnes de pétrole (Gtep, milliard de tonnes d'équivalent pétrole). Par comparaison, la consommation énergétique mondiale annuelle vient de franchir le cap des 12 Gtep en 2011. Ainsi, le Soleil nous fournit chaque année de quoi subvenir environ 6.300 fois aux besoins énergétiques de la planète pour une même période, en tenant compte du fait que les rendements de conversion ne peuvent théoriquement pas être supérieurs à 82 % (ils sont actuellement bien en deçà). Évidemment, il n'est pas envisageable d'exploiter cette ressource dans son intégralité, notamment parce qu'il est impossible de recouvrir totalement les océans et les terres cultivées avec des panneaux solaires.