La dépendance aux combustibles fossiles entraîne de nombreux problèmes, allant des dommages causés à la Terre à la pollution de l'atmosphère et des eaux. L'énergie solaire offre de l'énergie sans avoir besoin de brûler des combustibles fossiles. Dans sa forme de base, il n'a pas besoin de réseau de distribution car il descend du ciel. Il fait l'objet d'un développement intensif en tant que source d'énergie électrique, mais parfois ses applications peuvent être beaucoup plus petites et plus simples.
L'énergie solaire offre de nombreux avantages
L'énergie solaire offre une énergie propre. Il ne présente pas de risque de déversement nucléaire, mais il s'agit en fait d'un dégagement de rayonnement, dont une partie seulement est de la lumière visible. Il peut être adapté à n'importe quelle taille ou complexité, du réchauffement d'une pièce à travers une fenêtre à l'alimentation d'un réseau électrique.
L'Union of Concerned Scientists énumère de nombreux avantages, à commencer par l'énergie solaire étant inépuisable et gratuite. L'attractivité de la production d'énergie solaire varie en fonction de la rentabilité de l'investissement dans l'équipement et de la concurrence des coûts des combustibles fossiles. Scientific American estime que le coût de l'énergie solaire tombera en dessous du coût moyen actuel de l'électricité d'ici 2018 ou 2020.
Façons courantes de récolter l'énergie solaire
La chaleur rayonnante solaire est facilement captée par de simples serres en verre et par les fenêtres résidentielles. L'énergie solaire « concentrée » utilise d'énormes réseaux de miroirs pour concentrer la lumière du soleil sur une tour centrale, qui chauffe l'eau pour générer de la vapeur qui peut être utilisée pour produire de l'électricité.
Les cellules photovoltaïques (PV) convertissent directement la lumière du soleil en électricité grâce à l'effet photoélectrique. La NASA décrit comment les semi-conducteurs de silicium dans les cellules captent l'énergie des photons de la lumière solaire, qui délogent les électrons dans le semi-conducteur, créant un courant. Les groupes de cellules forment des modules et les modules se combinent en de plus grands réseaux. Ceux-ci peuvent être configurés pour produire n'importe quelle combinaison de tension et de courant.
Applications d'énergie solaire à grande et à petite échelle
L'Energy Information Administration des États-Unis définit les centrales solaires « à l'échelle des services publics » comme celles générant au moins un mégawatt d'électricité. La Californie est en tête des États-Unis dans la production d'énergie solaire; en 2013, 1,9 % de l'électricité californienne provenait de l'énergie solaire, et en 2014, ce nombre a plus que doublé pour atteindre 5 %. L'EIA des États-Unis évalue la production d'énergie solaire photovoltaïque du pays à 16 000 mégawattheures (MWh) en 2005, et à 15 874 000 MWh en 2014. Les applications à petite échelle de l'énergie solaire s'avèrent également utiles, comme les unités de 5 watts installées sur Ohio Highway Patrol cruisers pour alimenter les équipements électroniques embarqués sans avoir besoin de faire tourner le moteur de la voiture, économisant ainsi du carburant fossile et vie de la batterie.
Une variété d'utilisations de l'énergie solaire
Les Nations Unies estiment que dans de nombreux climats, les systèmes solaires thermiques résidentiels peuvent fournir 50 à 75 pour cent des besoins en eau chaude d'un ménage. Les petites unités photovoltaïques autonomes peuvent alimenter les panneaux d'avertissement en bordure de route ou même l'éclairage paysager, mais comme elles sont hors réseau, elles ont besoin de batteries pour stocker l'énergie lorsque la lumière du soleil n'est pas disponible. Les panneaux solaires résidentiels se connectent généralement au réseau en tant que secours, et ils ont l'avantage de permettre au propriétaire de vendre l'électricité excédentaire, en fonction des réglementations locales du fournisseur d'électricité.