Énergie solaire produite par des centrales solaires est l'énergie obtenue à partir du rayonnement solaire. Elle est une source d'énergie primaire et peut être utilisée de différentes manières pour produire de l'électricité ou de la chaleur. Les deux principales technologies d'utilisation de l'énergie solaire sont le photovoltaïque et le solaire thermique. Alors que les installations photovoltaïques transforment directement la lumière du soleil en énergie électrique, les centrales solaires thermiques utilisent la chaleur du soleil pour produire de l'électricité. Les centrales solaires jouent un rôle crucial dans la production d'énergie durable, car elles constituent une source d'énergie renouvelable et respectueuse de l'environnement.
Quel est le potentiel de l'énergie solaire ?
Le potentiel de l'énergie solaire est énorme. Chaque jour, une quantité énorme de rayonnement solaire atteint la surface de la terre - bien plus que ce dont l'humanité entière a besoin en énergie. Rien qu'en une heure, la quantité d'énergie solaire atteignant la Terre est supérieure à la consommation mondiale en un an. Cette Rayonnement global se mesure en kWh/m² et s'élève en moyenne à 1.000 à 1.200 kWh/m² en Allemagne. L'énergie solaire peut être utilisée à grande échelle pour remplacer les énergies fossiles, en particulier dans les régions très ensoleillées. Grâce aux progrès techniques en matière de stockage et d'augmentation de l'efficacité, l'énergie solaire devient de plus en plus compétitive et peut contribuer de manière significative à la transition énergétique mondiale.
Quels sont les différents types de centrales solaires ?
Il existe deux technologies de base pour l'utilisation de l'énergie solaire dans les centrales solaires. Il s'agit de
- Photovoltaïque transforme directement la lumière du soleil en énergie électrique. Ils se composent de cellules solaires à base de silicium. Grâce à l'effet photovoltaïque, ces cellules produisent du courant continu qui est ensuite converti en courant alternatif. Les installations photovoltaïques peuvent être utilisées aussi bien sur les toits des maisons que dans les grands parcs solaires.
- Solaire thermique utilise l'énergie solaire pour produire de la chaleur, qui sert à chauffer de l'eau ou des gaz. Des turbines et des générateurs sont alors utilisés pour produire de l'électricité. Ce type de production d'énergie est surtout utilisé dans les centrales électriques à grande échelle, qui atteignent des rendements élevés, en particulier dans les régions très ensoleillées.
Les centrales solaires thermiques se distinguent grossièrement par leur mode de fonctionnement et leur technologie : Sur Centrales paraboliques la lumière du soleil se concentre, grâce à des miroirs incurvés, sur un tube central dans lequel circule un fluide caloporteur. L'énergie thermique est utilisée pour produire de la vapeur qui fait tourner une turbine et génère ainsi de l'électricité. Centrales solaires à tour utilisent une multitude de miroirs qui réfléchissent les rayons du soleil sur une tour centrale. La partie supérieure de la tour abrite un fluide caloporteur qui atteint des températures extrêmement élevées et fait fonctionner des turbines à vapeur. Centrales paraboliques (Dish-Stirling) utilisent des miroirs paraboliques pour concentrer la lumière du soleil sur un petit point du récepteur de chaleur, qui est souvent couplé à un moteur Stirling. En revanche, dans un Centrale de Fresnel miroirs plats utilisés dans le même but et, pour Centrales éoliennes on utilise l'effet de cheminée, dans lequel l'air chauffé s'élève sous un grand toit en verre et entraîne des turbines.
Quels sont les rendements des différentes centrales solaires ?
Le rendement des centrales solaires varie en fonction de la technologie et des conditions du site. Les modules solaires commerciaux atteignent aujourd'hui un rendement moyen de plus de 20 % et les modèles de pointe jusqu'à 25 %. Les cellules tandem en silicium pérovskite ont même théoriquement un potentiel d'efficacité de plus de 43 %, contre moins de 30 % pour les cellules solaires en silicium traditionnelles. Les centrales cylindro-paraboliques ont un rendement d'environ 25 à 40 %, tandis que les centrales à tour solaire peuvent atteindre des rendements allant jusqu'à 45 % en raison de leurs températures plus élevées. Les centrales solaires thermiques équipées de systèmes de stockage modernes peuvent même atteindre des rendements compris entre 30 et 50 %. L'amélioration de l'efficacité de ces technologies est un domaine de recherche essentiel pour continuer à optimiser l'utilisation de l'énergie solaire.
Avantages de l'énergie solaire produite par des centrales solaires
L'énergie solaire offre une multitude d'avantages. L'un des principaux avantages est la durabilité, car le soleil est une source d'énergie pratiquement illimitée. De plus, l'utilisation de l'énergie solaire entraîne pas d'émissions directes de CO₂L'énergie solaire est une alternative écologique aux sources d'énergie fossiles. Un autre avantage est la réduction croissante des coûts d'installation et d'exploitation des systèmes solaires, ce qui améliore continuellement leur rentabilité. De plus, l'énergie solaire réduit la dépendance aux combustibles fossiles et les risques géopolitiques. L'évolutivité modulaire des centrales solaires permet de les utiliser aussi bien sur de petites surfaces, par exemple sur les toits des maisons, que dans des parcs solaires à grande échelle. En outre, les centrales solaires peu d'entretien et ont une longue durée de vie.
Inconvénients de l'énergie solaire produite par des centrales solaires
Malgré les nombreux avantages, l'utilisation de l'énergie solaire présente également quelques défis. L'un des principaux défis est la dépendance à l'égard du rayonnement solaire. Pour Obscurité ou auprès de forte nébulosité ne peut pas produire d'énergie, ce qui nécessite l'utilisation de systèmes de stockage ou de sources d'énergie alternatives. Les investissements initiaux élevés pour l'installation et la construction de centrales solaires constituent un autre obstacle, bien que les coûts diminuent continuellement. Les grandes centrales solaires nécessitent également beaucoup de surface, ce qui peut être problématique dans les zones densément peuplées. Un autre problème est la consommation de ressources lors de la fabrication des modules solaires ainsi que l'élimination et le recyclage des anciens modules. Néanmoins, les scientifiques et les entreprises travaillent d'arrache-pied pour trouver des solutions permettant de minimiser ces défis.
Écologique & économique
L'énergie solaire produite par les centrales solaires représente l'une des sources d'énergie les plus prometteuses pour l'avenir. Elles offrent un moyen durable, respectueux de l'environnement et de plus en plus économique de produire de l'électricité. Malgré certains défis, notamment en ce qui concerne les technologies de stockage et les besoins en surface, les avantages l'emportent nettement sur les inconvénients. Avec les progrès continus de la technologie et des infrastructures, l'énergie solaire jouera un rôle de plus en plus important dans l'approvisionnement énergétique mondial. La promotion des énergies renouvelables et le développement de centrales solaires efficaces sont des étapes décisives sur la voie d'un avenir énergétique durable et respectueux du climat.