Le rayonnement solaire est essentiel à la vie sur Terre, fournissant l'approvisionnement incessant d'énergie qui alimente presque tous les écosystèmes de la planète. Au-delà de rendre notre existence même possible, l'énergie solaire attire depuis des décennies l'attention en tant qu'alternative propre et renouvelable aux combustibles fossiles. Bien qu'elle ne fournisse actuellement qu'une fraction de l'énergie mondiale, l'industrie solaire est une composante en pleine expansion du secteur des énergies renouvelables. Alors que le débat se poursuit certainement sur le coût, la praticité et les performances des installations solaires à l'échelle industrielle, la technologie est très prometteuse en tant que source d'énergie durable.
L'énergie solaire sur Terre
Le soleil produit de l'énergie par fusion thermonucléaire dans son noyau; cette énergie est libérée par l'étoile sous forme de neutrinos et de rayonnement électromagnétique, ou solaire. Après un voyage d'environ 8 minutes à travers 150 millions de kilomètres (93 000 000 miles) d'espace, environ un demi-billion de rayonnement solaire généré par le soleil atteint la Terre. L'atmosphère reflète environ 29 pour cent de cette énergie entrante et en absorbe environ 23 pour cent. Environ 48% atteignent la surface de la Terre. Les organismes photosynthétiques, comme les plantes vertes, utilisent cette énergie pour fabriquer des glucides à partir de carbone et d'eau. Ce processus traduit le rayonnement solaire sous une forme utilisable par d'autres êtres vivants.
Énergie solaire pour l'électricité
La technologie solaire moderne est divisée en catégories passives et actives. L'énergie solaire passive exploite directement la chaleur ou la lumière du soleil, comme dans un bâtiment conçu pour fournir de la lumière naturelle. La technologie solaire active comprend les systèmes photovoltaïques et solaires thermiques. Une installation photovoltaïque génère de l'électricité à partir de la lumière du soleil à l'aide d'un semi-conducteur, un matériau qui produit une charge électrique lorsque les photons solaires excitent ses électrons. Les systèmes d'énergie solaire thermique concentrent et canalisent la chaleur solaire, soit à des fins de chauffage dans une maison, soit pour alimenter des générateurs électriques à vapeur à l'échelle industrielle. À un niveau plus large, le rayonnement solaire est également le moteur ultime de nombreuses autres sources d'énergie. Les restes d'organismes alimentés par la lumière du soleil composent le charbon et les hydrocarbures, par exemple, et le chauffage solaire différentiel de la planète aide à stimuler l'air et courants d'eau exploitée par l'énergie du vent et des vagues.
Réduction des émissions de gaz à effet de serre
La combustion de combustibles fossiles introduit des gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone et le méthane dans l'atmosphère. Ces gaz sont ainsi nommés parce qu'ils absorbent le rayonnement à ondes longues sortant de la planète et sont censés augmenter les températures mondiales - un processus quelque peu similaire à la fonction d'une serre. L'utilisation de l'énergie solaire n'émet pas de gaz à effet de serre, bien que des émissions puissent résulter de la production et de l'installation de la technologie solaire. Une évaluation de 2014 publiée par l'Agence internationale de l'énergie a suggéré que les systèmes d'énergie photovoltaïque et thermique pourraient potentiellement constituer la plus grande source d'électricité mondiale d'ici 2050. Ce scénario, a estimé l'agence, pourrait empêcher plus de 6 milliards de tonnes d'émissions annuelles de dioxyde de carbone d'ici cette année-là.
Plus durable et résilient
Comparé aux réserves de combustibles fossiles, qui sont finies à l'échelle de l'homme, le rayonnement solaire est une ressource renouvelable d'une ampleur extraordinaire. Comme le note l'AIE dans un rapport de 2011, « L'énergie solaire est la plus grande ressource énergétique sur Terre – et elle est inépuisable ». La quantité d'énergie solaire reçue par la Terre en un an dépasse l'énergie qui a été recueillie à partir du pétrole, du gaz naturel, du charbon et des sources nucléaires dans l'histoire de humanité. La quantité reçue par la planète en une heure est supérieure à la consommation énergétique annuelle totale du globe. Parce que les installations solaires peuvent être très étendues et parce qu'elles sont composées de nombreux appareils distincts, elles sont mieux protégées contre les perturbations. des événements tels que des tempêtes, qui peuvent couper l'électricité de grandes populations en endommageant un seul générateur ou poste de transformation dans une centrale électrique la grille. Et parce que de nombreuses technologies solaires utilisent moins d'eau que les centrales à combustibles fossiles ou nucléaires, elles peuvent également être plus résilientes face à la sécheresse.
Polyvalent, nécessitant peu d'entretien et flexible
L'énergie solaire est hautement modulaire - composée de nombreuses installations individuelles qui peuvent être reliées entre elles - et peut être mis en œuvre à de nombreuses échelles, de la production distribuée via des panneaux solaires sur le toit à une centrale thermique à grande échelle. Depuis 2014, une centrale thermique à grande échelle en Californie, Ivanpah Solar Electric Generating System, est la plus grande centrale électrique à concentration du monde. Il a une capacité maximale - à ne pas confondre avec les chiffres de production réels - de 393 mégawatts, soit suffisamment d'électricité pour desservir 94 400 ménages moyens aux États-Unis. Une fois installée, la technologie solaire a également tendance à nécessiter peu d'entretien. Les installations solaires très localisées, quant à elles, peuvent bien fonctionner dans les zones rurales ou en développement où l'énergie du réseau n'est pas disponible, peu fiable ou très chère.
Avantages de coût
La technologie solaire active, comme les générateurs Ivanpah, nécessite généralement un investissement initial important, mais les coûts d'exploitation sont faibles et le combustible - lumière et chaleur du soleil - est gratuit. Grâce aux améliorations technologiques, à l'expansion des marchés et aux subventions et incitations gouvernementales, les coûts de la technologie solaire ont diminué ces dernières années. En 2014, le département américain de l'Énergie a noté que le coût des panneaux photovoltaïques avait baissé de 50 % au cours des trois années précédentes. Par rapport aux fluctuations volatiles des prix typiques des combustibles fossiles - résultant des tensions politiques, des conflits et d'autres facteurs régionaux - l'énergie solaire offre la possibilité de coûts énergétiques plus stables, ce qui profite aux consommateurs ainsi qu'aux services publics. De plus, les maisons ou les entreprises situées dans des régions éloignées qui font face à des dépenses élevées pour obtenir de l'énergie à partir de un réseau centralisé peut être en mesure d'économiser de l'argent en sortant du réseau avec l'énergie solaire à petite échelle installations.
Emplois dans le secteur solaire
L'énergie renouvelable en général est considérée comme plus exigeante en main-d'œuvre que le secteur des combustibles fossiles, et donc capable de soutenir plus d'emplois par unité d'énergie produite. Selon le National Solar Jobs Census 2013 de la Solar Foundation, plus de 142 000 personnes travaillaient dans l'industrie solaire aux États-Unis en 2013, soit une augmentation d'environ 20 % par rapport à 2011. Une analyse de 2009 de l'Union of Concerned Scientists a suggéré que les États-Unis devaient produire au moins 25 pour cent de leur électricité à partir de sources renouvelables d'ici 2025, l'effort pourrait se traduire par plus de trois fois le nombre de nouveaux emplois qui seraient créés en s'appuyant uniquement sur les combustibles fossiles pour l'équivalent production.
Santé et sécurité humaines
Au-delà de l'émission de gaz à effet de serre, la combustion de combustibles fossiles peut polluer l'air et l'eau, affectant négativement la santé humaine à l'échelle locale et régionale. L'Union of Concerned Scientists évalue les répercussions économiques de tels problèmes de santé aux États-Unis entre 361,7 et 886,5 milliards de dollars. L'énergie solaire, en revanche, n'est pas polluante. La technologie peut également réduire la pollution sonore associée à la production d'énergie; les installations solaires photovoltaïques sont essentiellement silencieuses. Ils sont considérés comme sûrs pour les humains et peu susceptibles de produire des quantités dangereuses de rayonnement. L'énergie solaire peut également être utilisée pour traiter ou purifier l'eau potable, un avantage important pour la santé publique dans le monde en développement.
Indépendance énergétique et sécurité nationale
Par rapport à d'autres sources potentielles d'énergie, la lumière du soleil est une ressource universellement disponible, bien qu'elle varie bien sûr géographiquement et selon les saisons en quantité et en intensité. Capitaliser sur un approvisionnement énergétique national potentiellement productif peut réduire la dépendance d'un pays vis-à-vis des sources d'énergie étrangères. De plus, tout comme un système énergétique distribué est mieux protégé contre les catastrophes naturelles, il est également moins vulnérable qu'un réseau électrique centralisé aux attaques terroristes.