Energie Solaire

Résumé

L'utilisation d'énergie tirée de combustibles fossiles est la principale source de pollution de notre planète et on arrive à l’épuisement de sa disponibilité. L'utilisation d'énergies renouvelables peut représenter le chemin qui nous permettrait de continuer à développer notre civilisation sans engendrer de dégâts sur l'environnement, et nous assurerait ainsi une énergie inépuisable.

Sources d’énergie renouvelable (S.E.R.)

L'énergie solaire est la source d'énergie primaire par excellence. Chaque année le soleil illumine la Terre avec 19.000 milliards d'EOTS (ce qui équivaut à des tonnes de pétrole), alors que le besoin annuel du monde en énergie est d’environ 8 milliards d'EOTS. En Italie, la demande annuelle est d’environ 167 millions d'EOTS. Toutes les formes d'énergie sur la Terre proviennent de l'énergie solaire, les seules exceptions étant l’énergie nucléaire, l’énergie géothermique et l'énergie des marées. L'énergie solaire directe est associée à la lumière et à la chaleur que nous recevons pendant le jour. L'énergie tirée de l'eau et du vent est considérée comme de l'énergie solaire indirecte. Même la biomasse, c'est-à-dire la matière organique d'origine végétale (de la végétation aux déchets agricoles et urbains), est une sorte d'accumulation d'énergie solaire, grâce aux processus de photosynthèse de la chlorophylle. L'énergie solaire directe et ses formes indirectes sont considérées comme des sources d'énergie renouvelable, parce qu'elles se régénèrent, après leur utilisation, à une échelle de temps humaine. Les combustibles fossiles ne sont pas une source d'énergie renouvelable, parce que leurs réservoirs sont finis et tendent à être épuisés. L'énergie solaire directe est celle que nous sentons quand nous nous réchauffons du fait de la chaleur du soleil. C'est la source renouvelable par excellence, parce qu'elle se renouvelle immédiatement ou après quelques heures (comme le font les corps qui accumulent de la chaleur pendant le jour et qui la libèrent au cours de la nuit).

L’énergie des combustibles fossiles dérive aussi de l'énergie solaire, car elle est stockés dans la biomasse et - au cours de million d'années - elle subit des phénomènes chimiques et des processus géologiques.

Radiation solaire

La radiation solaire qui - passant par l'atmosphère terrestre - atteint la surface de la Terre, provient de la somme de trois composantes : le direct, le réfléchi et le diffus. Dans des conditions de ciel clair et avec le soleil au Zénith (c'est-à-dire perpendiculaire à la surface), la puissance qui atteint la Terre est au alentour de 1000 Watt/m2. La radiation a lieu sous forme de vagues électromagnétiques, dont les composants, généralement appelés radiations thermales ou infrarouges, correspondent à un intervalle de longueur qui s'étend d'environ 1 µm à 100 µm. La chaleur se propage même dans le vide et la radiation thermale solaire traverse des espaces interplanétaires pour atteindre la Terre. Quand un corps matériel est atteint par une énergie rayonnante, une fraction de cette énergie est réfléchie, une autre est absorbée et le reste est transmis. L'absorption (par la matière) de cette énergie de rayonnement, dépend de la surface du corps et en particulier de son état de dureté, de lissage et de si il est blanc ou noir. En effet, les surfaces noires sont telles que - en termes absolus – elles absorbent la plus grande part de l’énergie.

En plus de ces paramètres, l’insolation et le rayonnement dépendent de l'exposition (du corps), de l'inclination de la surface et des latitude et longitude terrestre.

Solar radiation in Mediterranean areas [kWh/mq]

Technologies

Par la technologie solaire on entend généralement n’importe quelle sorte d'outil qui permet la transformation d'énergie solaire directe ou de ses formes indirectes (le vent, l'eau et la biomasse) en des formes d'énergie qui sont utiles pour l'homme : le chauffage, l’électricité, les combustibles.

Les panneaux solaires thermiques convertissent l'énergie solaire directe en énergie thermale, c'est-à-dire en chaleur servant à la production d’eau chaude ou au chauffage central, ou en production d'électricité : chauffage thermo-solaire, les tubes à vide de chauffage solaire, les capteurs plaques, les capteurs monoblocs, les capteurs thermo-solaire, les générateurs thermo-solaires, les héliostats, les panneaux photovoltaïques, les paraboloïdes, les capteurs cylindro-paraboliques, les miroirs de Fresnel (focalisant), les systèmes d'étang solaires etc.

Tour solaire	Dispositifs paraboliques	Capteur thermo-solaire

Les éoliennes ne sont rien d'autre que la version moderne de moulins à vent. Ils sont utilisés pour convertir l'énergie du vent en énergie mécanique ou, plus souvent, en énergie électrique. Des mini usines hydroélectriques sont des petits dispositifs qui permettent l'utilisation de petite chute d’eau pour produire de l'énergie électrique. Les dispositifs de biomasse convertissent des résidus de bois, et les déchets agricoles et urbains en chaleur et en électricité, par des processus de combustion et de gazéification.

Les dispositifs photovoltaïques permettent la conversion instantanée d'énergie solaire directe en énergie électrique

Le système de travail des dispositifs photovoltaïques est essentiellement basé sur la capacité des matières semi-conductrice à convertir l'énergie de la radiation solaire en énergie électrique (courant continu) sans nécessiter de mouvement mécanique. La matière semi-conductrice qui est, de nos jours, utilisée pour cet usage dans pratiquement la totalité du monde est le silicium. Le composant de base d’un panneau photovoltaïque est la cellule photovoltaïque. Le module photovoltaïque est formé par une structure de cellules assemblées et connectées. Le transfert d’énergie du système photovoltaïque à l’appareil électrique a lieu au travers de différents appareillages, il est nécessaire de transformer le courant continu produit par les modules et de l'adapter aux besoins de l'utilisateur.

Bibliographie

Caforio-Ferilli, Corso di fisica sperimentale

Liens

www.enea.it
www.isesitalia.it
www.trenitalia.it

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