Sciences · Énergie et technologies
L’énergie solaire
L’énergie solaire transforme le rayonnement du Soleil en électricité (panneaux photovoltaïques) ou en chaleur (capteurs thermiques). C’est la source d’électricité qui progresse le plus vite au monde.
Mis à jour le 3 min de lecture
Le Soleil envoie chaque heure sur la Terre plus d’énergie que l’humanité n’en consomme en un an. Longtemps trop chère, l’électricité solaire est devenue l’une des moins coûteuses à produire : le prix des modules photovoltaïques a été divisé par plus de dix depuis 2010. Sa limite principale est son intermittence : rien la nuit, peu l’hiver.
Les trois façons d’utiliser le solaire
| Technologie | Principe | Usage |
|---|---|---|
| photovoltaïque | des cellules semi-conductrices convertissent directement la lumière en électricité | toitures, centrales au sol, calculatrices, satellites |
| thermique | des capteurs noirs chauffent un liquide | chauffe-eau solaire, chauffage |
| thermodynamique (à concentration) | des miroirs concentrent la lumière pour produire de la vapeur et faire tourner une turbine | grandes centrales en zones très ensoleillées (Espagne, Maroc, Chili) |
Le solaire passif, enfin, consiste à concevoir les bâtiments (orientation, vitrages, masse thermique) pour profiter de la chaleur du Soleil sans équipement.
Comment fonctionne un panneau photovoltaïque ?
Une cellule photovoltaïque est une fine plaque de silicium composée de deux couches dopées différemment (voir transistor). Quand un photon de lumière frappe la cellule, il libère un électron ; la jonction entre les deux couches pousse ces électrons dans un sens : un courant continu apparaît. Un onduleur le convertit en courant alternatif pour la maison ou le réseau.
| Date | Étape |
|---|---|
| 1839 | Edmond Becquerel découvre l’effet photovoltaïque |
| 1954 | les laboratoires Bell présentent la première cellule au silicium (rendement d’environ 6 %) |
| 1958 | le satellite Vanguard 1 est alimenté par des cellules solaires |
| années 2000-2010 | production de masse, principalement en Chine |
| 2024 | la puissance photovoltaïque mondiale installée dépasse 2 000 GW |
Rendement et production
- Le rendement des panneaux du commerce est d’environ 20 à 23 % ; les cellules multijonctions de laboratoire dépassent 45 %.
- Au sol, par beau temps à midi, le rayonnement atteint environ 1 000 W/m².
- La puissance d’un panneau s’exprime en watts-crête (Wc), mesurée dans des conditions standard d’ensoleillement.
Sur une année, une centrale solaire en France ne produit que 13 à 15 % de ce qu’elle produirait si elle fonctionnait en permanence à sa puissance maximale : c’est son facteur de charge, contre plus de 70 % pour une centrale nucléaire.
Avantages et limites
| Avantages | Limites |
|---|---|
| ressource gratuite, inépuisable, présente partout | production nulle la nuit, faible en hiver et par temps couvert |
| faibles émissions : environ 40 g CO₂/kWh sur le cycle de vie, surtout dues à la fabrication | besoin de stockage ou de sources complémentaires |
| coût de production parmi les plus bas pour les grandes centrales | emprise au sol des centrales, concurrence avec les terres agricoles |
| installation rapide, modulaire, peu d’entretien | fabrication très concentrée en Chine |
| production locale, sur les toits | recyclage des panneaux à organiser (verre, aluminium, silicium) |
Le solaire en France
La puissance photovoltaïque installée en France dépasse 20 GW et le solaire fournit environ 5 % de l’électricité du pays (voir mix énergétique de la France). La loi de 2023 sur l’accélération des énergies renouvelables impose progressivement l’équipement des grands parkings en ombrières solaires. L'agrivoltaïsme associe panneaux et cultures ou élevage. Le four solaire d’Odeillo, dans les Pyrénées-Orientales, mis en service en 1970, est l’un des plus grands au monde.
Questions fréquentes
Les panneaux solaires fonctionnent-ils par temps nuageux ?
Oui, mais beaucoup moins : sous un ciel très couvert, la production peut tomber à 10 à 25 % de celle d’une journée ensoleillée. Ils captent la lumière, pas la chaleur, et fonctionnent même mieux par temps froid et clair.
Combien de temps dure un panneau solaire ?
Les fabricants garantissent généralement 80 à 90 % de la puissance initiale après 25 à 30 ans. La durée de vie réelle dépasse souvent 30 ans ; l’onduleur doit en revanche être remplacé une ou deux fois.
Le photovoltaïque rembourse-t-il l’énergie de sa fabrication ?
Oui : en Europe, un panneau produit l’énergie nécessaire à sa fabrication en un à trois ans environ, selon la technologie et l’ensoleillement, pour une durée de vie de plusieurs décennies.