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Énergie

    Au-delà des photovoltaïques: les autres moyens d'utiliser l'énergie solaire

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    L’énergie solaire est de plus en plus utilisée ailleurs que dans les systèmes photovoltaïques. Le chauffage et le refroidissement solaires, la photosynthèse artificielle et la concentration de l’énergie solaire ne sont que trois de ces applications.

    Plusieurs projets en cours ou en phase de développement au sein de l’UE reposent sur les applications alternatives de l'énergie solaire. Le développement et l’utilisation plus large de ces systèmes pourraient jouer un rôle déterminant dans la réduction des niveaux généraux d'émission de carbone et de la dépendance à l’égard des combustibles fossiles; ils pourraient également aider l'UE à atteindre son objectif consistant à utiliser 20 % d'énergies renouvelables d'ici à 2020.

    Outre les systèmes solaires photovoltaïques, plusieurs techniques alternatives exploitent l’énergie solaire, soit pour produire de l’électricité, soit pour améliorer l’efficacité énergétique. Le système de concentration de l’énergie solaire s’est révélé un moyen énergétiquement efficace de produire de l'électricité, ce qui a incité au développement de plusieurs centrales solaires à concentration. Une autre utilisation de l’énergie solaire, plus expérimentale celle-ci, consiste en la production renouvelable d’hydrogène par photosynthèse artificielle. Au-delà de la production d’électricité, le secteur de l’énergie solaire thermique est lui aussi en plein essor.

    Le chauffage et le refroidissement solaires

    Alors que l'UE cherche à mettre en œuvre une politique collective en faveur de bâtiments plus écologiques, les économies d'énergie que permettraient les systèmes de chauffage et de refroidissement solaires font de ces derniers une possibilité qu’il convient d’étudier sérieusement. L’application de systèmes de chauffage et de refroidissement fonctionnant à l’énergie solaire pourrait améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments résidentiels et commerciaux. Elle pourrait également réduire la consommation d’énergie et le niveau des émissions produites par les installations industrielles.

    L’idée de départ est d’utiliser l’énergie solaire pour chauffer un espace ou de l’eau. Un capteur solaire absorbe la chaleur et la diffuse dans tout le bâtiment en pompant l’air ou un liquide. Outre les économies substantielles (elles pourraient être supérieures à 50 %) qu’ils permettraient de réaliser, les systèmes de chauffage solaire offrent une solution viable au problème du gaspillage d’énergie domestique. L’UE est actuellement en tête du peloton mondial en ce qui concerne la mise en œuvre de systèmes de chauffage solaire, juste derrière la Chine pour ce qui est du nombre d'installations de ce type. La sécurité de l’approvisionnement en combustibles est un enjeu crucial, aussi les économies que permettrait le chauffage solaire ne doivent-elles pas être ignorées.

    De même, le refroidissement solaire offre un immense potentiel d’économies énergétiques. Les refroidisseurs solaires utilisent l’énergie thermique pour produire de l’air froid et déshumidifié. En y ajoutant des chaudières alimentées à la biomasse, il est possible de créer des systèmes de refroidissement 100 % renouvelables. Le pic de demande d’électricité qui survient en été, en raison de la forte augmentation de la demande de refroidissement, met en péril la stabilité de l’approvisionnement mondial en énergie. Le pic de la demande de refroidissement est associé à la hausse de la radiation solaire. Par conséquent, le refroidissement solaire pourrait être la clé de ce problème dans les années à venir.

    L’énergie thermique solaire peut également constituer une méthode adéquate pour assurer l’efficacité énergétique dans l’industrie. Associés à des technologies de concentration de l’énergie solaire, les systèmes thermiques solaires peuvent fournir une chaleur dépassant les 300 °C, qui peut ensuite être utilisée dans de nombreux processus industriels, tels que la production et le séchage d'aliments ou la désalinisation de l'eau pour la rendre potable, ainsi que dans les blanchisseries industrielles. L’application de systèmes thermiques solaires dans le secteur industriel et commercial permettrait de réaliser d’importantes économies d’énergie.

    Les nombreux avantages des systèmes thermiques solaires, et en particulier la possibilité de réduire la dépendance vis-à-vis des importations de combustibles, la réduction des émissions de CO2 et la nature inépuisable de cette ressource, ont poussé de nombreuses personnes à militer pour un engagement européen en faveur des technologies thermiques solaires. La Fédération de l’industrie thermique solaire européenne (ESTIF) est un partenaire incontournable des institutions européennes en matière de conseils politiques et de mise en œuvre de programmes de soutien aux énergies renouvelables dans le secteur du chauffage et du refroidissement.

    Ces dernières années, l’ESTIF a appelé à l’adoption de politiques fortes de soutien en faveur des technologies thermiques solaires et à la prise en compte de l’énergie solaire dans la mise en œuvre de la directive sur la performance énergétique des bâtiments[1].

    Photosynthèse artificielle

    Une application surprenante de l’énergie solaire se retrouve dans la recherche sur l’utilisation de la photosynthèse artificielle pour la production d’hydrogène. Ce dernier pourrait jouer un rôle essentiel dans la réduction des émissions de carbone et des niveaux de consommation de combustibles fossiles et contribuer à résoudre la crise énergétique. La production d’hydrogène a toujours reposé sur la combustion de combustibles fossiles, ce qui la rend contre-productive en tant que mesure d’économie d’énergie. Toutefois, en exploitant l’énergie solaire pour reproduire le processus de photosynthèse utilisé par les plantes afin de produire de l’hydrogène, il est possible de développer une méthode sans émissions.

    L’initiative Sciences et technologies nouvelles et émergentes[2] (NEST), créée dans le cadre du sixième programme-cadre de recherche (6e PC), a permis l’établissement d’un réseau d’experts, dénommé SOLAR-H[3]. Axé sur l’Université d’Uppsala en Suède, le programme a réuni certains des laboratoires les plus avancés au monde afin de mener des recherches fondamentales et intégrées autour d’un objectif commun: la production d’hydrogène à partir de ressources renouvelables. Le projet, qui s’est étendu de 2005 à 2007, a clairement illustré la volonté de l’UE de faire avancer la recherche dans un domaine qui présente un fort potentiel environnemental et souligné son intention de placer l’Europe au premier plan d’un marché potentiel majeur.

    Grâce à l’utilisation alternative de l’énergie solaire, la production de voitures à cellule d’hydrogène pourrait devenir une réalité, un résultat qui contribuerait à réduire considérablement les émissions de carbone. De plus, la production d’hydrogène par d’autres moyens que par le biais des combustibles fossiles pourrait résoudre un certain nombre de défis environnementaux mondiaux actuels.

    Les systèmes de concentration de l’énergie solaire

    Le secteur de la concentration de l’énergie solaire constitue une branche de l’industrie solaire déjà plus avancée. Bien qu’ils puissent prendre plusieurs formes, les systèmes de concentration de l’énergie solaire reposent tous sur l’utilisation de lentilles ou de miroirs ainsi que de systèmes de suivi du soleil afin de concentrer un maximum de rayons solaires en un faisceau étroit. La lumière ainsi concentrée est ensuite utilisée comme source de chaleur dans une centrale électrique conventionnelle. Les trois systèmes de concentration de l’énergie solaire les plus développés sont: les puits solaires, les réflecteurs paraboliques et les tours solaires. Chacune de ces méthodes est capable de produire des températures élevées et permet d’obtenir des rendements thermodynamiques importants.

    L’Espagne est l’État membre qui a le plus recours à la technologie de concentration de l’énergie solaire. En mars 2007, la première centrale solaire à concentration destinée à l’exploitation commerciale a été inaugurée près de Séville. D’une capacité de 11 MW, la centrale solaire PS10[4] a bénéficié d’un financement de l’UE et contribue au développement et à la commercialisation de cette nouvelle technologie.

    La Commission européenne a investi plus de 5 millions d’euros dans cette centrale au titre du cinquième programme-cadre pour la recherche (5e PC). La centrale solaire PS10 produit de l’électricité au moyen de 624 miroirs mobiles (héliostats) de 120 m² chacun, qui concentrent le rayonnement solaire au sommet d’une tour de 115 m de haut dans laquelle se trouvent un capteur solaire et une turbine à vapeur. La turbine entraîne un générateur, qui produit de l’électricité.

    PS10 est la première d’une série de centrales de production d’électricité solaire qui seront construites dans la même zone et totaliseront une capacité de plus de 300 MW d’ici à 2013. L’électricité sera produite au moyen de diverses technologies de concentration de l’énergie solaire. Deux centrales solaires à concentration fondées sur la méthode des puits solaires - Andasol 1 et Andasol 2 - et capables de générer 50 MW chacune sont en cours de construction en Andalousie. Ces deux projets bénéficient eux aussi d’un financement important de l’UE. Une troisième centrale est encore prévue sur le même site.

    Les centrales solaires construites par l’Espagne ont également bénéficié d’investissements du gouvernement allemand. Cette coopération a profité aux deux parties, puisque 80 % des technologies solaires importées par l’Allemagne proviennent désormais d’Espagne.

    Pour en savoir plus:

    Chauffage et refroidissement solaires:

    Photosynthèse artificielle:

    Systèmes de concentration de l’énergie solaire:

    Informations connexes sur le site web d’ETAP:

    Feuilles de route nationales d’ETAP:

    Articles: