13 Avantages et inconvénients de l'énergie solaire

Parlons de la avantages et inconvénients de l'énergie solaire, qui représente une alternative très attractive à l’utilisation des combustibles fossiles, car il se distingue par une énergie propre, silencieuse et renouvelable. Cependant, il existe encore de nombreuses limitations telles que la faible efficacité et la faible consommation énergétique générées dans le monde entier.

L'utilisation de l'énergie solaire est aussi ancienne que l'histoire humaine. Cependant, le développement de panneaux solaires a débuté en 1839 lorsque Becquerel a découvert l'effet photovoltaïque pour la première fois.

Plus tard en 1877, Adams et Day ont observé l'effet photovoltaïque sur le sélénium solide. C'est en 1883 que Fritz développe la première cellule photovoltaïque avec un rendement inférieur à 1% (Singh, 2013).

Aujourd'hui, les panneaux solaires sont utilisés dans une large gamme d'applications, de la production d'énergie résidentielle sur les toits à la production d'énergie à moyenne échelle dans les installations solaires (Jacobson et Delucchi, 2011).

Cependant, parmi les différents types de ressources énergétiques renouvelables, l’énergie solaire est la moins utilisée, car elle ne fournit que 0,1% environ de la consommation énergétique mondiale, ce qui correspond à 0,00001% du rayonnement solaire disponible. (Chen, 2011).

Le soleil est la ressource énergétique la plus abondante disponible pour la société humaine. Et si seulement 50% de la lumière solaire de l’État du Nouveau-Mexique était transformée en énergie utilisable, elle pourrait satisfaire tous les besoins énergétiques des États-Unis.

Grâce à des activités de recherche et de développement intensives, l’utilisation de l’énergie solaire, en particulier le développement de panneaux solaires, connaît des progrès étonnamment rapides. Il est donc raisonnable de s'attendre à ce que, dans la seconde moitié du 21ème siècle, l'énergie solaire devienne la principale source d'énergie, dépassant toutes les ressources énergétiques des combustibles fossiles (Chen, 2011).

avantage

1- Énergie propre

L'attraction principale des systèmes de panneaux solaires (panneaux photovoltaïques) est qu'ils produisent de l'énergie électrique sans endommager l'environnement, transformant directement une source d'énergie gratuite et inépuisable telle que l'énergie solaire en électricité.

Les différentes formes d'énergie solaire sont la chaleur solaire, l'énergie solaire photovoltaïque et l'énergie thermique solaire; ceux-ci offrent une ressource énergétique respectueuse du climat et très abondante pour l'humanité (Singh, 2013).

En outre, l'énergie solaire pourrait jouer un rôle très important dans la réduction des émissions de gaz à effet de serre, étant donné qu'environ deux tiers des émissions de CO2 provenant des combustibles fossiles sont associées à la production, au chauffage et au transport. de l'électricité.

Si ces activités étaient remplacées par l'énergie solaire, des émissions de CO2 très faibles seraient produites (MIT, 2005). Les panneaux solaires ne génèrent du CO2 que dans le processus d'élaboration. Une fois installés, ils ne contaminent plus. De plus, la production d'énergie est silencieuse et n'émet pas de déchets dangereux.

2- Énergie renouvelable

À mesure que l'offre mondiale de combustibles fossiles diminue, il y a un grand besoin de sources d'énergie renouvelables propres et abordables pour répondre à la demande croissante d'énergie.

La lumière du soleil est la plus grande source d'énergie disponible. Il fournit à la Terre plus d'énergie en une heure de ce qui est consommé sur la planète en une année entière (Barlev et al, 2011). Pour cette raison, l'énergie solaire photovoltaïque peut et doit jouer un rôle important dans un système énergétique durable de l'avenir.

L'énergie solaire, combinée à l'énergie éolienne, sont les activités renouvelables les plus nombreuses ces dernières années.

3- Autonomie

Les systèmes d'énergie solaire se caractérisent par leur autonomie, ne nécessitent pas de câblage important, car il est possible de déplacer l'installation là où l'énergie est requise.

Par exemple, nous pourrions installer directement suffisamment de panneaux solaires dans notre maison et nous n'aurions plus besoin de celui du réseau électrique urbain pour obtenir notre électricité.

Pour cette raison, l’énergie solaire photovoltaïque est l’une des technologies clés pour la production d’électricité décentralisée dans les foyers du monde entier et, avec certains autres systèmes d’énergie renouvelable, constitue une excellente option dans les zones reculées pour produire des niveaux de puissance faibles ou moyens. ,

4- Nécessite peu d'entretien et a une longue durée de vie

Un autre avantage est que les panneaux solaires nécessitent très peu d’entretien, car une fois installés, ils peuvent passer de longues périodes sans surveillance; de temps en temps, les panneaux doivent être nettoyés pour que la poussière accumulée ne gêne pas le passage de la lumière.

En outre, la durée de vie utile des panneaux est très élevée, ce qui signifie que, malgré son coût, l'investissement dans cette technologie en vaut la peine.

5- Il est modulaire

Grâce à la modularité de l'énergie solaire, nous pouvons l'utiliser pour un usage personnel. Il est possible de commencer par l'installation d'un panneau solaire et d'augmenter la capacité énergétique au fil du temps.

De cette manière, le système de panneaux solaires peut être aussi grand ou petit selon les besoins de chaque personne. Le système photovoltaïque peut varier considérablement en taille et en application, qu'il s'agisse de montres-bracelets ou de calculatrices, de bâtiments éloignés ou d'engins spatiaux.

Les types de modules solaires sont des tapis polycristallins, monocristallins, à couches minces et solaires, chaque type de module étant caractérisé par des différences de forme de ses cellules.

L'efficacité d'un module photovoltaïque dépend du nombre de panneaux solaires et de la zone qu'ils recouvrent dans le panneau. Plus la zone couverte par le panneau solaire est grande, plus l'énergie générée sera importante.

6- Variété d'applications

L'utilisation de l'énergie solaire est généralement divisée en deux zones principales, thermique et solaire. Le premier utilise le soleil comme source directe d'énergie thermique et sert le plus souvent à fournir de l'eau chaude aux maisons et aux piscines.

Le système d'énergie solaire cherche à convertir la lumière solaire directement en électricité grâce à un processus appelé photovoltaïque. Il peut être utilisé pour des applications de véhicules solaires et des systèmes solaires pour une utilisation domestique de l'énergie électrique (Singh, 2013).

7- De plus en plus accessible

Les technologies associées aux systèmes d'énergie solaire ne sont pas encore complètement établies, de sorte que le prix d'une unité d'énergie produite à partir d'un système photovoltaïque est supérieur au coût de l'énergie conventionnelle fournie aux zones urbaines.

Cependant, à l'heure actuelle, les coûts de l'énergie solaire diminuent et les marchés se développent pour faciliter la production d'énergie et les progrès technologiques. De plus, les coûts devraient continuer à diminuer (Singh, 2013).

L'approvisionnement en électricité des zones les plus reculées des villes se fait de plus en plus économiquement grâce à l'énergie solaire photovoltaïque, car elle est plus simple avec la chute des prix des systèmes photovoltaïques. Tout cela implique un rôle prometteur pour les systèmes d'énergie solaire dans un avenir proche.

8- Améliorations technologiques

Les améliorations récentes et continues apportées aux technologies de production d’énergie solaire thermique, associées au besoin de sources d’énergie renouvelables, ont accru l’intérêt porté à la concentration de l’énergie solaire thermique. Un avantage est qu’il peut stocker la chaleur et rendre l’énergie semi-disponible.

Les systèmes à énergie solaire concentrée utilisent des miroirs ou des lentilles réfléchissantes pour concentrer la lumière du soleil sur un fluide afin de le chauffer à une température élevée.

Le fluide chauffé s'écoule du collecteur vers un moteur thermique dans lequel une partie de la chaleur est convertie en électricité. Certains types d'énergie solaire concentrée permettent de stocker la chaleur pendant plusieurs heures afin de produire de l'électricité la nuit (Jacobson et Delucchi, 2011).

L'énergie thermique stockée peut permettre à la production d'électricité de s'étendre à des périodes sans ressources solaires et de fournir une alimentation de secours pendant les périodes d'ensoleillement réduit pouvant être causées par la couverture nuageuse.

Le support de stockage est généralement un sel fondu, qui présente des rendements de stockage extrêmement élevés dans les systèmes de démonstration. (Sioshansi et Denholm, 2010).

Désavantages

9- Pas très efficace

La plupart des cellules photovoltaïques sur le marché sont fabriquées avec du silicium et peuvent être principalement monocristallines ou polycristallines. Les premières sont des cellules fabriquées avec des feuilles très minces découpées dans un monocristal de silicium.

Les polycristallins sont des cellules fabriquées à partir d'un bloc de cristaux de silicium. L'efficacité des deux types de cellules est maintenue entre 12% et 17% (Hernández et al, 2015). Cela signifie que la majeure partie de l'énergie solaire est gaspillée.

L'efficacité de l'énergie solaire dépend principalement des panneaux photovoltaïques générateurs d'électricité.

Cependant, tous les éléments du système solaire contribuent à son efficacité, l'énergie est convertie du soleil à travers la matrice photovoltaïque, les régulateurs, la batterie, le câblage et l'onduleur pour fournir la charge de courant alternatif. En général, les systèmes de qualité inférieure ont une efficacité moindre (Singh, 2013).

Les conditions climatiques influencent également l'efficacité, qui dépend du niveau de rayonnement solaire et de la température. Par exemple, un nuage qui passe sur une partie des cellules solaires ou sur un sous-module réduira la puissance des panneaux solaires. Dans certaines conditions de nuages, les changements peuvent être spectaculaires et rapides (Singh, 2013).

10- Energie intermittente

Le facteur principal qui limite l'utilisation de l'énergie solaire est la météo. Pendant la nuit ou par temps très nuageux, il n'y aurait pas d'énergie ou ce serait très peu.

De plus, cette variation de la production d'énergie ne coïncide généralement pas avec le profil de la demande aux mêmes échelles de temps (Delucchi et Jacobson, 2011).

Pour cette raison, le système solaire nécessite un système de stockage pour pouvoir fournir de l'énergie en l'absence du soleil (Singh, 2013).

11- Ce n'est pas suffisant

La capacité de générer de l'énergie à partir de panneaux solaires est très faible par rapport à la consommation d'énergie actuelle. L'énergie solaire ne représente que 1% de la production mondiale d'électricité et, avec le reste des énergies renouvelables dans le monde, atteint à peine 2% de la production énergétique mondiale. Tous les plans solaires du monde produisent la même énergie que celle générée par deux centrales au charbon.

12- Ce ne sont pas les mêmes régions différentes

L'intensité de l'énergie pouvant être générée par les panneaux solaires varie selon les régions de la planète. C'est pourquoi un projet de centrale solaire à grande échelle serait beaucoup plus viable dans certaines régions où le rayonnement solaire est élevé (Figure 1). ).

Cependant, cela dépend aussi des ressources et de la politique de chaque pays. L'Allemagne est actuellement le pays avec la plus grande capacité d'énergie solaire, avec 38,2 GW, après la Chine, le Japon, les États-Unis et l'Italie. (Beiter, 2015).

13- Impact environnemental

Les centrales solaires à grande échelle se développent à un rythme rapide et sont établies pour utiliser des milliers ou des millions d'hectares de terres. En termes quantitatifs, les grandes centrales solaires occupent presque la même superficie par kWh que les cycles de vie des centrales au charbon. (Turney et Fthenakis, 2011).

L'élimination des forêts pour créer de l'espace pour l'énergie solaire entraîne d'importantes émissions de CO2, environ 36 g de CO2 par kWh-1, mais ces émissions sont faibles par rapport aux émissions de CO2 de l'électricité à base de charbon. ils représentent environ 1100 g de CO2 par kWh-1. (Turney et Fthenakis, 2011).

La construction de centrales solaires à grande échelle peut avoir un impact sur la faune. Les projets solaires dans le désert du sud-ouest des États-Unis ont suscité la controverse en raison de l’inquiétude que pose l’altération de l’habitat et de l’écosystème. United (Turney et Fthenakis 2011).

Références

1. Barlev, D., Vidu, R. et Stroeve, P. (2011). Innovation dans l'énergie solaire concentrée. Solar Energy Materials and Solar Cells, 95 (10), 2703-2725.
2. Beiter, P., Brown, A., Heimiller, D., Davidson, C., Denholm, P., Melius, J., & Porro, G. (2015). 1. Livre de données 2014 sur les énergies renouvelables.
3. Chen, C. Julian. (2011). Physique de l'énergie solaire ISBN 978-0-470-64780-6
4. Delucchi, M. A. et Jacobson, M. Z. (2011). Fournir toute l'énergie mondiale avec le vent, l'eau et l'énergie solaire, Partie II: Fiabilité, coûts du système et de la transmission et politiques. Politique énergétique, 39 (3), 1170-1190.
5. Hernández, J.M., Alonso, B.D., veille de Noël, M.C. V. et Oliver, J.S. (2015). Intégration de systèmes d'énergie solaire photovoltaïque dans l'immeuble de bureaux de la ZAE en Allemagne. Habitat durable, 2 (2), 59-72.
6. Jacobson, M. Z. et Delucchi, M. A. (2011). Fournir toute l'énergie mondiale avec le vent, l'eau et l'énergie solaire, Partie I: Technologies, ressources énergétiques, quantités et domaines d'infrastructure et matériaux. Politique énergétique, 39 (3), 1154-1169.
7. MIT Massachusetts Institute of Technology, (2005) La caractéristique de l'énergie solaire, une étude interdisciplinaire. ISBN (978-0-928008-9-8). p. 356
8. Singh, G. K. (2013). La production d'énergie solaire par technologie PV (photovoltaïque): une revue. Energie, 53, 1-13.
9. Sioshansi, R. et Denholm, P. (2010). La valeur de la concentration de l'énergie solaire et du stockage de l'énergie thermique. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 1 (3), 173-183.
10. Turney, D. et Fthenakis, V. (2011). Environnemental de l'installation et de l'exploitation de centrales solaires à grande échelle. Examens des énergies renouvelables et durables, 15 (6), 3261-3270.