Le côté chaud de l’énergie solaire!

Je poursuis donc avec ma série de chroniques sur l’énergie solaire. Aujourd’hui, je traite de la production de chaleur à partir de panneaux solaires. La vie moderne tourne autour des différentes méthodes de chauffage qui existent. On chauffe la maison durant l’hiver pour survivre, on chauffe nos aliments avant de les consommer, on a besoin de chaleur pour faire fondre les métaux qu’on utilise pour construire à peu près tout, on chauffe l’eau pour prendre des douches, etc. Or, cette chaleur doit être produite à partir d’une source d’énergie, souvent l’électricité. Mais la production de chaleur à partir d’électricité est un processus inefficace qui engendre d’énormes pertes.
 
Par contre, les sources naturelles de chaleur sont limitées. La chaleur géothermique (chaleur issue de la Terre) constitue l’une de ces sources naturelles, mais elle est limitée géographiquement à des endroits localisés comme l’Islande, le Japon et Hawaï. Ces endroits sont situés sur des points chauds (séries de volcans issus d’irruptions magmatiques dans le manteau terrestre), ce qui fait en sorte que la température du sol est très élevée. Cette chaleur peut être exploitée à diverses fins. Or, pour le reste du monde qui ne réside pas sur des volcans, il existe peu de sources de chaleur naturelles sauf une, qui est universelle, le Soleil.
 
Il existe deux grands types de productions de solaire, de l’énergie thermique et de l’énergie électrique. La production d’électricité à partir de rayons solaires est fort simple : des panneaux orientés dirigent les rayons solaires vers un concentrateur qui génère de très hautes températures. Cette chaleur est alors utilisée pour faire bouillir de l’eau et la vapeur issue de ce processus fait tourner une turbine qui génère de l’électricité. Or, cette pratique n’est pas très efficiente puisqu’une grande partie de l’énergie se perd dans la conversion de la vapeur en électricité. Pour cette raison, on ne trouve ce genre d’installation que dans les déserts puisque les conditions font en sorte d’assurer une rentabilité.
 
Il existe de nombreuses technologies qui permettent d’installer des capteurs solaires à la maison. En Amérique du Nord, on utilise l’énergie solaire essentiellement pour chauffer nos piscines, bien que ces technologies aient le potentiel d’en faire beaucoup plus; on pense au chauffe-eau et même au chauffage de nos maisons. Cependant, l’endroit où l’énergie solaire thermique a le potentiel d’avoir le plus grand impact est certainement dans les industries. En Angleterre, par exemple, environ 40 % de l’énergie utilisée par les industries sert pour le chauffage des édifices. L’installation de collecteurs thermiques aurait l’avantage d’offrir une source d’énergie illimitée ayant très peu d’impacts environnementaux (ceux liés au processus de fabrication des collecteurs).
 
L’installation de concentrateurs solaires sur le toit d’une industrie est fort simple. Ceux-ci peuvent alors être employés à divers usages, soit la production d’eau chaude pour l’édifice ou le lavage des produits (je pense au lavage des bouteilles de bière par exemple), mais on peut également s’en servir pour générer de la vapeur qui peut être utilisée dans un système de chauffage déjà existant ou simplement générer de l’air chaud qui peut être utilisé dans les processus de séchage ou de manufacture. Plusieurs compagnies offrent déjà des produits « clé en main Â» ainsi que leurs services pour mettre le système en place. Certains concentrateurs peuvent générer des températures allant jusqu’à 400 ^oC.
 
Pour des besoins de températures encore plus élevées, il est possible d’atteindre jusqu’à 3 500 ^oC. Des installations comme celles d’Odeillo en France ou celle-ci en Ouzbékistan sont des exemples d’installations pouvant générer ces températures phénoménales. Certes, il est impensable de construire de telles installations sur le site d’une industrie, mais il existe des technologies beaucoup moins imposantes qui permettent d’atteindre des températures similaires. À de telles températures, on peut faire fondre le métal, produire du ciment et de la céramique, ou même des pièces en silicone (voir mon article sur les cellules photovoltaïques). Dans un monde idéal, l’énergie solaire pourrait être utilisée pour fabriquer d’autres installations solaires, rayant ainsi tout besoin d’énergie fossile.
 
La plus grande limitation à ces installations est d’ordre financier. Ces technologies restent très dispendieuses et requerraient d’énormes investissements. Ce sont des investissements qui se rentabilisent à très long terme, mais dans le monde incertain des industries, il est difficile de prévoir si l’entreprise sera encore en exploitation dans 50 ans. En attendant, il existe des systèmes domestiques DIY (do it yourself) qu’on peut fabriquer artisanalement, mais on parle quand même d’investissements de plus de 5 000 $. Je serais probablement du genre à essayer de me patenter un système similaire avec des matériaux réutilisés (donc un système pas cher), mais je suis conscient que peu de gens seraient prêts à s’investir dans un tel projet pour un gain incertain.

Références et sources des images :


http://webarchive.nationalarchives.gov.uk/+/http://www.berr.gov.uk/files/file11250.pdf
http://www.decc.gov.uk/en/content/cms/statistics/publications/dukes/dukes.aspx
http://www.solarfire.org/Solar-Fire-P32
http://www.earthtechling.com/wp-content/uploads/2011/06/Solar-Fire1-450×301.jpg
http://homework.uoregon.edu/pub/class/350/sspain.jpg
http://www.howtopowertheworld.com/image-files/solar-concentrator.jpg
http://www.earthtechling.com/wp-content/uploads/2010/03/Solar_Concentrator_NREL_Alcoa.jpg