Énergie solaire
par Guillaume LEGER, Solenne NEUILLY et William PUEYO
(sources : encyclopédie Encarta, http://www.cler.org, DRIRE Bretagne)
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Le solaire passif :
Son principe est d’utiliser l’effet de serre qui piège au travers d’une vitre la chaleur du rayonnement. Les habitations bioclimatiques combinent surfaces vitrées au sud, inertie dans la structure du bâtiment et protections solaires d’été. D’où une récupération maximale de la chaleur et de la lumière du soleil en hiver tout en évitant les surchauffes estivales.

Le solaire thermique :
Il est utilisé pour le séchage, le chauffage, la production d’eau chaude sanitaire.
Les capteurs solaires thermiques convertissent directement le rayonnement solaire en chaleur. Cette dernière est récupérée par un fluide (eau glycolée ou air), qui s'échauffe en circulant dans un absorbeur placé sous un vitrage qui fait effet de serre.
Ce fluide peut céder son énergie à un plancher solaire direct (PSD) à dalle épaisse très confortable avec son chauffage par le sol à basse température, l'eau chauffée circule directement dans le plancher dont l'épaisseur est suffisante pour accumuler l'énergie en vue des périodes plus froides.

image issue de l'encyclopédie Encarta
L'effet des capteurs est maximal quant ils sont perpendiculaires aux rayons solaires, aussi sont-ils orientés vers le sud dans l'hémisphère Nord et vers le nord dans l'hémisphère Sud. De plus leur inclinaison optimale varie selon la latitude de la maison qui les porte. Le fluide utilisé dans le système de chauffage solaire est l'air ou un liquide (eau+antigel) ; le stockage thermique s'effectue généralement dans un accumulateur à pierre ou un réservoir d'eau bien isolé.
Les systèmes solaires combinés peuvent couvrir de 25 à 60 % des besoins annuels, selon la région et la taille de l'installation. Ils bénéficient des progrès réalisés dans la conception et la construction des capteurs solaires. Le plancher peut aussi être chauffé par ce fluide caloporteur qui passe alors directement dans la dalle et repart vers les capteurs. La dalle stocke la chaleur et la transmet à la pièce. Un circuit de dérivation permet de produire l'eau chaude sanitaire c'est l'émetteur de chaleur, c'est à dire la dalle de béton, qui va assurer le stockage de l'énergie et permettre une diffusion de la chaleur au cours de la nuit. Les chauffe-eau solaires s'adaptent aussi bien à des demandes individuelles qu'à des besoins collectifs.
En vert: circuit où circule l'antigel. En turquoise: circuit où circule l'eau de chauffage (sans antigel). En rouge: circuit d'eau chaude sanitaire=>
Dès que la saison de chauffage prend fin, il est possible de produire de l'eau chaude, dans ce cas, la chaleur est ensuite restituée selon les besoins par un réseau de chauffage classique. . La solarisation d’une piscine est une application simple et efficace. Pour les piscines découvertes, on utilise des capteurs simplifiés, non vitrés et en matière synthétique appelés "moquette solaire". Ceux-ci présentent de nombreux avantages : faible coût, entretien quasi inexistant, forte production en période estivale. Pour les piscines couvertes fonctionnant toute l’année, l’usage de capteurs solaires vitrés est plus adapté. Leur rendement reste élevé même si la température extérieure est basse. Exemple : les logements collectifs

Le solaire photovoltaïque :
Certains matériaux, les semi-conducteurs, possèdent la propriété de générer de l'électricité quand ils reçoivent la lumière du soleil, c'est l'effet photovoltaïque, découvert par Edmond Becquerel en 1839.
Il est mis en application dans les cellules photovoltaïques, petits composants électroniques à base de silicium. Sans pièce mécanique tournante, sans bruit, sans production de polluants, elles convertissent directement l'énergie solaire en électricité, sous forme de courant continu. Frappés par des photons, ces matériaux semi-conducteurs libèrent des électrons, électricité stockée dans des batteries régulées.
Une diode anti-retour évite que la batterie se décharge dans les panneaux la nuit. Un régulateur gère la charge de la batterie afin de lui éviter tout dommage irréversible (trop forte surcharge ou décharge complète). Des récepteurs fournissent la maison en courant continu, éventuellement un onduleur permet d'utiliser des appareils en 220V alternatif.
L'électricité produite peut être soit stockée dans des batteries pour les installations autonomes, soit convertie par un onduleur pour être distribuée aux normes sur le réseau.
Le photovoltaïque est la seule filière qui peut être installée n'importe où, y compris en centre ville, permettant d'économiser d'autant les besoins de fourniture par le réseau des bâtiments équipés. C'est pourquoi de nombreux pays développent de vastes programmes d'équipement de "toits solaires", non seulement sur les habitations individuelles, mais aussi sur les bâtiments tertiaires (façade ou couverture), dans le but de stimuler la demande et d'accélérer ainsi la baisse des coûts de fabrication encore élevés.

La recherche se poursuit pour améliorer le rendement de conversion de l'énergie lumineuse en énergie électrique, abaisser le coût de fabrication des photopiles et miniaturiser les batteries, pour que cette source devienne plus qu'un appoint local et marginal en 2004 avec 200 sites français chez des particuliers non raccordés au réseau de distribution. La production d'électricité photovoltaïque reste encore plus chère que l'électricité classique mais les prix sont en baisse continuelle, grâce à des subventions européennes (programme PHEBUS en France pour les particuliers) ou locales.