Comment fonctionne l'énergie solaire?
Différentes méthodes peuvent être utilisées pour faire fonctionner l’énergie solaire. Au sens le plus large du terme, presque toute l'énergie sur Terre peut être techniquement attribuée à l'énergie solaire, mais il serait difficile d'en exploiter l'essentiel pour un usage humain. C'est la mise en œuvre de technologies telles que les collecteurs de chaleur et les systèmes photovoltaïques qui permettent à l'énergie solaire de fonctionner de manière pratique pour l'homme. Certaines de ces technologies sont mises en œuvre à l'échelle industrielle, tandis que d'autres sont spécifiquement conçues pour un usage personnel.
Le soleil produit principalement la lumière et la chaleur. En tant que tel, il n’est pas surprenant que les technologies utilisées pour faire fonctionner l’énergie solaire se concentrent sur la mise à profit de ces deux domaines. Les chauffe-eau solaires utilisés dans les applications résidentielles tirent souvent parti des collecteurs de chaleur, par exemple. Alternativement, des systèmes photovoltaïques, ou des panneaux solaires, collectent la lumière et la convertissent en électricité.
Comme pour tout type d’énergie, l’énergie solaire ne peut fonctionner que si elle peut être convertie de manière appropriée. Qu'il s'agisse de plantes via un processus naturel de photosynthèse ou d'ingénierie humaine, la conversion se produit à un processus donné. L'entropie, ou deuxième loi de la dynamique thermique, stipule que, dans toute conversion, l'énergie potentielle dans l'état initial sera toujours supérieure à l'énergie potentielle dans l'état converti. Ainsi, les projets d’énergie solaire cherchent des moyens de convertir cette énergie le plus efficacement possible.
Pour la production solaire industrielle, les capteurs de chaleur semblent être l’objet principal. Ces systèmes sont souvent disposés en lignes et ressemblent un peu à des auges incurvées. Les rayons du soleil frappent la surface hautement réfléchissante des auges, qui concentrent la chaleur sur un conduit situé juste devant les réflecteurs. À l'intérieur de ce tube se trouve un liquide chauffé à des niveaux très élevés, souvent supérieurs à 5 400 degrés Fahrenheit (plus de 3 000 degrés Celsius).
Un processus de conversion reste toutefois nécessaire pour faire fonctionner ce type d’énergie solaire. Le liquide chauffé est ensuite transféré vers un autre endroit, où il produit de la vapeur. La vapeur est ensuite utilisée pour faire tourner des turbines, qui sont directement responsables de la fabrication de l’électricité. Cette électricité est ensuite placée sur un réseau pour pouvoir être livrée à l'utilisateur final.
Le photovoltaïque est une autre méthode utilisée pour faire fonctionner l'énergie solaire dans une application pratique. Certains matériaux peuvent produire une étincelle électrique lorsqu'ils sont frappés par la lumière. Cette électricité peut ensuite être stockée dans des batteries ou être utilisée directement. C'est ainsi que fonctionnent la plupart des produits d'éclairage fonctionnant à l'énergie solaire, bien que les lumens produits dans ces éclairages ne soient généralement pas aussi élevés que ceux utilisant des méthodes plus conventionnelles. Cette technologie progresse rapidement et gagne en efficacité chaque année.