Historique de l'énergie solaire

La conversion de la lumière en électricité, appelée effet photovoltaïque, a été découverte par Becquerel en 1839, mais il faudra attendre près d'un siècle pour que les scientifiques approfondissent et exploitent ce phénomène physique encore inconnus.

En 1875, Werner Von Siemens expose devant l'Académie des Sciences de Berlin un article sur l'effet photovoltaïque dans les semi-conducteurs. En 1913, William Coblentz a posé le premier brevet pour une cellule solaire photovoltaïque qui malheureusement ne lui aura jamais servi. Un développement industriel n'aurait eu aucune rentabilité économique tant les énergies fossiles étaient peu chères à l'époque.

En 1916, Robert Millikan a été le premier à produire de l'électricité avec une cellule solaire. Pendant les quarante années suivantes, personne ne fit beaucoup de progrès dans le domaine de l'énergie solaire car les cellules photovoltaïques avaient un trop mauvais rendement pour transformer la lumière du soleil en énergie. Le phénomène reste encore une découverte anecdotique.

Au cours de l'année 1954, trois chercheurs américains (Chapin, Pearson et Prince) mettent au point une cellule solaire photovoltaïque à haut rendement (9 %) et les laboratoires Bell construisent le premier panneau solaire mais il était trop coûteux pour être produit en série. Ce sont les satellites qui vont réellement faire avancer l'énergie solaire lors la course à l'espace engagée entre les Etats Unis et l'URSS au cours de la guerre froide. Le panneau solaire était le seul procédé non-nucléaire capable d'alimenter des satellites en énergie. L'énergie solaire était une source d'énergie constante pour les satellites en orbite.

C'est en 1958 qu'à lieu le premier lancement d'un satellite fonctionnant à l'énergie solaire photovoltaïque. L'industrie spatiale a beaucoup contribué au développement des panneaux solaires photovoltaïques. C'était la première utilisation importante d'une technologie de pointe utilisant l'énergie solaire. Le principal problème de cette technologie reste cependant son coût de production très élevé.

Pendant les années 70 et 80, des efforts ont été faits pour réduire les coûts de sorte que l'énergie solaire photovoltaïque soit également utilisable pour des applications terrestres. L'énergie solaire a eu un second élan au cours du choc pétrolier de 1973. Quand le prix du pétrole a augmenté de façon spectaculaire, les panneaux solaires photovoltaïques ont commencé à être utilisés pour la première fois dans les maisons. En effet, en 1973, la première maison alimentée par des cellules photovoltaïques est construite à l'Université de Delaware.

En 1983. La première voiture alimentée par énergie photovoltaïque parcourt une distance de 4000 km en Australie. Depuis les panneaux solaires se sont développés lentement. Pendant longtemps, ils ont été considérés comme une source d'énergies alternatives utilisée seulement pour raccorder des sites isolés (pas de réseau électrique) ou par des précurseurs du développement durable, soucieux de leur mode de consommation énergétique.

Mais depuis une vingtaine d'années, l'énergie solaire est de nouveau en pleine essor car on prévoit une pénurie de pétrole d'ici 2050. On se préoccupe également davantage du réchauffement de la planète et le prix des énergies fossiles (gaz, pétrole, électricité…) n'a jamais été aussi élevé. L'énergie solaire est devenue une priorité pour de nombreux pays développés qui souhaitent réduire leurs émissions de gaz à effet de serre. Des centrales solaires photovoltaïques ou thermodynamiques sont en cours de construction dans le monde entier. Les entreprises investissent également dans ces technologies afin de faire des économies d'énergie. Les entreprises d'électricités et les gouvernements de certains pays développés offrent des subventions (tarif de rachat de l'électricité aidé) et des réductions sous forme de crédits d'impôt pour encourager les propriétaires à investir dans l'énergie solaire pour leur maison.

C'est en 1995 que les premiers programmes de toits photovoltaïques raccordés au réseau sont lancés, au Japon et en Allemagne. Ils se généralisent depuis 2001. De nouveaux types de panneaux solaires photovoltaïques ont été développés : panneaux solaires photovoltaïques très fins appelés « couches minces » et flexibles, des peintures solaires. L'objectif pour l'industrie photovoltaïque étant de réduire très fortement le coût de l'énergie solaire afin de banaliser son utilisation au quotidien.

L'énergie solaire : 3 exploitations possibles

Le solaire photovoltaïque

Comme évoqué précédemment, la principale application de l'énergie solaire à des fins industrielles reste la production de panneaux solaires photovoltaïques. Ces panneaux photovoltaïques produisent de l'électricité grâce aux rayons du soleil. Il est alors possible de consommer directement cette production d'électricité pour votre habitation ou alors de revendre cette électricité à EDF à un tarif très intéressant et garanti pendant 20 ans. Vous bénéficiez d'un crédit d'impôt de 50% pour une installation photovoltaïque.

Le solaire thermique

Les panneaux solaires thermiques ne produisent pas d'électricité. Ces panneaux solaires ne produisent que de l'eau chaude sanitaire. Cette eau chaude peut servir à alimenter votre réseau d'eau en eau chaude mais peut également servir au chauffage central de votre habitation si votre installation thermique est correctement dimensionnée par un professionnel. Vous bénéficiez d'un crédit d'impôt de 50% pour une installation thermique.

Le thermodynamique

Les panneaux solaires thermodynamiques représentent une alternative nouvelle et très intéressante aux panneaux solaires thermiques. En effet, ces installations thermodynamiques possèdent des coefficients de performance très élevés. Ils sont plus efficaces que les panneaux thermiques car vous produisez de l'eau chaude y compris la nuit et par temps couvert. Ces systèmes conviennent également très bien à un chauffage central ou au chauffage de gros volumes d'eau (piscines, piscines publiques, camping, hôtels, restaurant, entreprises…). Vous bénéficiez d'un crédit d'impôt de 50% pour une installation thermodynamique.

L'aspect économique et écologique

Sur le long terme, les prix du charbon, du gaz naturel et du pétrole augmentent avec l'épuisement de la ressource. L'énergie solaire apporte une source inépuisable d'énergie propre. La Commission européenne souhaite que l'énergie solaire représente une part de 20 % dans les énergies renouvelables, celles-ci devant compter pour 20 % dans le bilan énergétique européen de 2020 et 50 % pour celui de 2040.

Les systèmes de production d'énergie solaire (photovoltaïques ou thermiques) ont un coût d'exploitation et d'entretien quasi nul : il n'y a pas de combustible, seulement des frais (entretien, gardiennage, réparation ...) qui dépendent très peu de la production des installations. Il faut cependant tenir compte des coûts d'investissement beaucoup plus élevés que pour des appareils utilisant des énergies fossiles. C'est pourquoi, de nombreux pays ont mis en place des systèmes d'incitation financière sous forme de détaxation, de subventions, ou de tarifs avantageux pour le rachat de l'énergie produite par ces installations écologiques.

Lorsqu'on parle de panneaux solaires, il faut savoir différencier la technologie photovoltaïque visant à produire de l'électricité de la technologie thermique qui vise à produire de l'eau chaude sanitaire pour le chauffage par exemple. L'usage de panneaux thermiques ou d'un chauffe eau solaire permet de produire de l'eau chaude sanitaire à faible coût. Une fois l'installation réalisée, l'entretien est très peu coûteux et permet de faire des économies d'énergie importantes.

L'usage de système de production d'énergie solaire se justifie aussi dans les situations où il est très coûteux de transporter des combustibles (fossiles) ou de procéder à un raccordement au réseau électrique, comme pour des appareils isolés (balises marines, horodateurs), ou dans des zones isolées ou peu peuplées. En France, l'électrification de nombreux refuges en montagne et de villages isolés en Guyane a été réalisée par un terrain solaire photovoltaïque, parfois couplé à un groupe électrogène d'appoint.

En raison de coûts d'investissement trop lourds, l'énergie solaire est aujourd'hui une énergie non compétitive qui ne se développe que grâce aux aides des Etats. Cependant, il serait très imprudent d'attendre les effets sur les prix de la pénurie généralisée des énergies fossiles, ou les effets changements climatiques dus à leur combustion (effet de serre). Cela justifie un soutien de la part des états pour ces technologies qui peuvent encore fortement réduire leurs prix. Les panneaux solaires photovoltaïques ont déjà baissé de 50% au cours des deux dernières années en raison de l'augmentation de l'exploitation de silicium (principal composant des panneaux photovoltaïques) dans le monde.