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Ressources renouvelables. C’est un problème auquel nous sommes confrontés chaque jour, que nous le réalisions ou non. À chaque pompe d'une poignée de gaz, à chaque pression sur l'accélérateur d'une voiture, à chaque prise de notre chargeur de smartphone, nous consommons du carburant. Et un jour, ce carburant va s'épuiser. Alors pourquoi n'utilisons-nous pas la seule source d'énergie qui ne s'épuisera pas - le soleil?
Le soleil est une magnifique entité. Il fournit au monde suffisamment d'énergie pour alimenter toute la civilisation. Le seul problème est de savoir comment capter et exploiter cette énergie? À quoi sert un tas d'énergie gratuite si nous ne pouvons pas le convertir en un support utile? C'est là que réside le problème, et il est beaucoup plus difficile à résoudre que vous ne l'imaginez.
“Attends une minute" vous dites, "nous avons de l'électricité solaire commerciale depuis les années 80!«Et vous auriez raison de dire cela. Cependant, le problème n'est pas Comment pour convertir l'énergie solaire en électricité. Nous savons déjà comment le faire - mais pas à un niveau qui peut être consommé en masse. Pour comprendre les limites de l'énergie solaire, nous devons savoir comment fonctionnent les panneaux solaires.
Alors rejoignez-moi pour creuser dans le fonctionnement interne de l'énergie solaire. Examinons de plus près le processus impliqué dans la transformation de la lumière du soleil en une source de carburant viable.
L'énergie solaire commence, comme vous vous en doutez, avec le soleil. Cette boule de feu géante qui pend dans le ciel est la parfaite source d'énergie. Contrairement au charbon, le soleil n'obstrue pas notre atmosphère avec du dioxyde de carbone. Il est facilement accessible, nous n'avons donc pas besoin d'aller forer dans le monde entier. Travailler avec l'énergie solaire ne présente aucune menace pour l'homme (sauf peut-être pour les coups de soleil occasionnels).
Et surtout, l'énergie solaire est gratuite. Mis à part la construction des récepteurs réels et l'entretien de l'équipement, l'énergie solaire n'a aucun coût associé.
Alors, comment ça marche?
L'énergie nous entoure sous différentes formes. La lumière est énergie. La chaleur est énergie. Le mouvement est énergie. L'immobilité est l'énergie (potentielle). Le soleil dégage une énorme quantité de lumière et notre objectif est de convertir cette énergie lumineuse en quelque chose que nous pouvons utiliser, à savoir l'énergie électrique.
Dans la plupart des cas, lorsque la lumière frappe un objet, elle est convertie en énergie thermique. Pensez à votre dernière visite à la plage. Lorsque vous vous êtes assis au soleil, votre peau est devenue chaude. C’est un simple fait de la vie que nous avons tous vécu. Mais il existe certains matériaux qui convertissent la lumière en énergies autres que la chaleur. Le silicium est l'un de ces matériaux.
Lorsque la lumière frappe le silicium, elle ne se dissipe pas sous forme de chaleur. Au lieu de cela, les électrons dans la molécule de silicium sautent autour du mouvement, produisant un courant électrique. Pour utiliser le silicium de cette manière, cependant, vous avez besoin de gros cristaux de silicium suffisamment gros pour produire des quantités notables d'électricité.
Les versions plus anciennes de la technologie solaire utilisaient des cristaux de silicium. Il s’est avéré que cette méthode de conversion de la lumière solaire n’était pas très faisable car les gros cristaux de silicium sont difficiles à cultiver. Quand quelque chose est difficile, son prix reste élevé. Si le prix reste élevé, une utilisation généralisée devient peu probable.
De nos jours, la technologie solaire utilise un matériau différent. Ce nouveau matériau est composé de cuivre, d'indium, de gallium et de sélénium et porte bien son nom de cuivre-indium-gallium-séléniure, ou CIGS. Contrairement au silicium, les cristaux fabriqués à partir de CIGS sont plus petits et moins chers, mais ils sont beaucoup plus inefficaces que le silicium pour convertir la lumière solaire.
Et c'est là que nous en sommes aujourd'hui. L'électricité solaire représente très peu de la production d'énergie mondiale, et elle le restera jusqu'à ce que les scientifiques soit trouver un nouveau matériau qui fonctionne aussi bien que du silicium ou découvrir une méthode de production à bas prix de gros silicium cristaux.
Aussi inefficaces que les panneaux solaires soient actuellement, il existe quelques méthodes qui sont utilisées pour améliorer la capture et le stockage de l'électricité solaire. Une façon consiste à utiliser une batterie qui stocke l'énergie, permettant la consommation lorsqu'il n'y a pas de soleil, la nuit et par temps nuageux. Une autre façon consiste à utiliser un héliostat.
Qu'est-ce qu'un héliostat? Vous pouvez le considérer comme un grand miroir (ou plusieurs miroirs) attaché à un poteau ou une plate-forme rotative (ou de nombreux poteaux et plates-formes). Contrairement aux panneaux solaires, les héliostats n'absorbent pas directement le soleil; au lieu de cela, ils utilisent des miroirs pour rediriger la lumière du soleil et la diriger vers des panneaux solaires fixes pour l'absorption.
Les héliostats sont principalement contrôlés par des ordinateurs. Ces ordinateurs sont alimentés certaines données (l'emplacement de l'héliostat, l'emplacement de l'énergie solaire panneau, l'heure et la date) et les données sont croquées jusqu'à ce que l'ordinateur puisse calculer la position du soleil dans le ciel. Une fois cela fait, l'ordinateur ajuste l'angle du miroir afin que la lumière du soleil en rebondisse et frappe le panneau solaire cible.
Le plus grand avantage de l'héliostat est qu'une multitude d'entre eux peuvent être arrangés pour viser un seul récepteur solaire. Alors que normalement un panneau solaire ne peut recevoir qu'une certaine couverture de lumière solaire, une disposition d'héliostats peut amplifier considérablement la quantité de lumière convertie.
Mais même avec des héliostats, l'énergie solaire a encore un long chemin à parcourir avant de pouvoir être utilisée à grande échelle. S'il n'y avait pas le problème de convertir la lumière du soleil, l'énergie solaire serait le carburant le plus renouvelable, le plus abordable et le plus sain pour l'environnement de notre civilisation. Autrement dit, jusqu'à ce que le soleil explose.
Crédit d'image: Illustration de panneau solaire via Shutterstock, Photo de panneau solaire via Shutterstock
Joel Lee a un B.S. en informatique et plus de six ans d'expérience en rédaction professionnelle. Il est le rédacteur en chef de MakeUseOf.