« Énergie solaire » : différence entre les versions

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Le Français [[Salomon de Caus]] construit en 1615 une pompe solaire, grâce à l'utilisation d'air chauffé par le [[rayonnement solaire]].
 
[[François Villette]], opticien au [[palais de Versailles]], conçoit un [[miroir]] en bronze (appelé «  miroir ardent  ») d'un mètre de diamètre, grâce auquel il fait des démonstrations de fusion d'objets<ref>[http://sciences.chateauversailles.fr/index.php?option=com_content&view=article&id=157&Itemid=404_&lang=fr Miroir ardent de Louis XIV], science.chateauxversailles.fr (consulté le {{date|1|Septembre|2013}}).</ref>.
 
=== {{s-|XVIII}} ===
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En [[1916]], [[Robert Millikan]] est le premier à produire de l'électricité avec une cellule solaire, mais pendant les quarante années suivantes, personne ne fera beaucoup de progrès en énergie solaire car les cellules photovoltaïques ont un trop mauvais rendement pour transformer la lumière du soleil en énergie. Le phénomène reste encore une découverte anecdotique.
 
Pendant l'année [[1954]], trois chercheurs américains (Chapin, Pearson et Prince) mettent au point une cellule photovoltaïque à «  haut rendement  » (9 %) et les [[Laboratoires Bell]] construisent le premier panneau solaire mais il était trop coûteux pour être produit en série. C'est la [[Histoire du vol spatial|conquête spatiale]] qui fera réellement progresser l'énergie solaire ; le panneau solaire est le seul moyen non-nucléaire d'alimenter des satellites en énergie, de plus l'énergie solaire est une source d'énergie constante pour les satellites en orbite. En effet, c'est en [[1958]] qu'a lieu le premier lancement d'un satellite fonctionnant à l'énergie photovoltaïque. L'industrie spatiale investira beaucoup de fonds dans le développement des panneaux solaires. C'est la première utilisation importante de la technologie solaire photovoltaïque.
 
Pendant les [[années 1970]] et [[Années 1980|1980]], des efforts sont faits pour réduire les coûts de sorte que l'énergie photovoltaïque soit également utilisable pour des applications terrestres. L'énergie solaire connaîtra un second élan au cours du [[premier choc pétrolier]] dans les années 1970. Alors que le prix du pétrole augmente de façon spectaculaire, les panneaux solaires photovoltaïques commencent à être utilisés pour la première fois dans les maisons. En effet, en [[1973]], la première maison alimentée par des cellules photovoltaïques est construite à l'[[université du Delaware]] et en [[1983]], la première voiture alimentée par énergie photovoltaïque parcourt une distance de {{unité|4000|km}} en Australie. Depuis les panneaux solaires se sont développés lentement. Pendant longtemps, ils ont été considérés comme des sources d'énergies naturelles. L'énergie solaire est de nouveau en plein essor car on prévoit une pénurie de pétrole prochaine, on se préoccupe du réchauffement de la planète et les prix de l'énergie n'ont jamais été aussi hauts.
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* la [[latitude]], la [[saison]] et l'[[heure]], qui influent sur la hauteur du Soleil et donc l'[[Irradiation solaire|énergie reçue au sol]] par unité de surface, ainsi que sur la nébulosité en fonction du [[climat]] local.
 
Globalement, la [[Terre]] reçoit en permanence une [[Puissance (physique)|puissance]] de {{unité|170|millions}} de [[gigawatt]] (soit {{nombre|170|millions}} de milliards de [[watt]]s, ou {{unité|1.7|e=17|joules}} par seconde}}), dont {{nombre|122|sont}} absorbés alors que le reste est réfléchi. L'[[énergie]] totale absorbée sur une année est de {{unité|3850|[[préfixes du système international d'unités|zetta]][[joule]]s}} ({{unité|e=21|joules}}) ; par comparaison, la photosynthèse capte {{unité|3|ZJ}}<ref>{{lien web|langue=en|éditeur=[[Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture]]|url=http://www.fao.org/docrep/w7241e/w7241e06.htm|titre=Energy conversion by photosynthetic organisms|consulté le=25 mai 2008}}.</ref>, le vent contient {{unité|2.2|ZJ}}<ref>{{lien web|langue=en|auteur1=Cristina Archer|coauteurs=Mark Jacobson|titre=Evaluation of Global Wind Power|éditeur=Stanford|url=http://www.stanford.edu/group/efmh/winds/global_winds.html|consulté le=3 juin 2008}}.</ref>, et l'ensemble des usages humains de l'énergie, {{unité|0.5|ZJ}}<ref name="prod_elec">{{lien web|langue=en|éditeur=[[Energy Information Administration]]|url=http://www.eia.doe.gov/pub/international/iealf/table18.xls|titre=World Consumption of Primary Energy by Energy Type and Selected Country Groups, 1980-2004|consulté le=17 mai 2008}}.</ref><!-- converted from 462 quadrillion BTUs --> dont {{unité|0.06|ZJ}} sous forme d'électricité<ref>{{lien web|langue=en|éditeur=[[Energy Information Administration]]|url=http://www.eia.doe.gov/iea/elec.html|titre=World Total Net Electricity Consumption, 1980-2005|consulté le=25 mai 2008}}.</ref>.
 
Le flux maximum d'énergie solaire reçu au sol terrestre se rencontre sous les tropiques secs (ou arides), c'est-à-dire dans les déserts chauds où les conditions météorologiques et géographiques sont optimales : basse latitude, vaste espace, ensoleillement ininterrompu, ciel clair, grande sécheresse de l'air. Le [[Sahara]], le plus grand désert chaud du monde, est la région de la Terre qui reçoit le plus amplement la chaleur et la lumière du Soleil<ref>{{en}} [https://books.google.fr/books?id=Yqxt9AmQr4EC&pg=PA71&dq=Sahara+highest+solar+radiation&hl=fr&sa=X&ved=0CCAQ6AEwAGoVChMItJSAxdLpxwIVTFoaCh0c1QBW#v=onepage Principles of Ecology in Plant Production]</ref>. C'est en effet la contrée du globe où la [[durée d'ensoleillement|durée de l'insolation]] moyenne est la plus élevée (jusqu'à {{nombre|4300|h/an}} soit entre {{unité/2|97|et=98|%}} du jour)<ref>{{en}}[https://books.google.fr/books?hl=fr&id=e4oRQCseVYoC&q=4%2C300#v=onepage Fun and creative problems for kids] (consulté le 6 novembre 2015).</ref> et où l'irradiation solaire moyenne est la plus grande, avec plus de {{unité|280|W/m|2}} en moyenne sur l'année, nuits comprises<ref>{{Ouvrage|langue=en|url=https://books.google.fr/books?hl=fr&id=OCtRAAAAMAAJ&dq=Sahara|titre=Electromagnetics and the environment|sous-titre=Remote Sensing and Telecommunications|auteur=Warren L. Flock|date=1979|consulté le=6 novembre 2015}}.</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage|langue=en|url=https://books.google.fr/books?hl=fr&id=I99SAAAAMAAJ&dq=Sahara|titre=Thermodynamics of light energy conversion|auteur1=Leon Natanovich Bell|auteur2=N. D. Gudkov|éditeur=SPB Academic Publishing|date=1993|consulté le=6 novembre 2015}}.</ref>.
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Apparue dans les années 1970, la cuisine solaire consiste à préparer des plats à l'aide d'un cuiseur ou d'un four solaire. Les petits fours solaires permettent des températures de cuisson de l'ordre de {{tmp|150|°C}}, les paraboles solaires permettent de préparer les mêmes plats qu'une cuisinière classique à gaz ou électrique.
 
L'utilisation de l'énergie solaire pour la cuisson des aliments, au-delà d'être gratuite et abondante sur certaines zones géographiques, permet également de réduire la déforestation dans certains pays où la cuisine au bois et au charbon est la norme. Elle permet par la même occasion la diminution des émissions de {{dioxyde de carbone}} dans l'atmosphère, d'environ {{unité|4|quatre tonnes}} de {{CO2}} par an pour une famille africaine cuisinant au bois par exemple<ref>[http://atlascuisinesolaire.free.fr/cuisine_ressources_energetiques_nord_sud.htm La cuisine et les ressources énergétiques (bois et charbon)], ''Atlas de la cuisine solaire''.</ref>.
 
<gallery caption="Différents types de cuisinières et fours solaires" mode="packed">
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Un procédé Photosil (silicium métallurgique) a été soutenu par l'[[Institut national de l'énergie solaire|INES]], [[Apollon Solar]] et [[FerroAtlantica]] avec une pré-production industrielle annoncée pour 2011. Des fabricants français de silicium cristallin et applicatifs (ECM Technologies, Vesuvius, Mersen (ex-Carbone Lorraine), Emix et Photowatt Technologies) se font connaître dans le monde<ref name="EchoSol10" />. SolarForce et S'tile innovent dans les technologies couches minces. Concentrix (racheté par [[Soitec]]), et [[Heliotrop (CPV)|Heliotrop]] se développent sur le domaine du photovoltaïque à concentration<ref name="EchoSol10" />. Le premier champ français opérationnel de [[Tracker solaire|''{{lang|en|trackers}}'']], qui comprend quatre-vingts unités réparties sur un peu plus de deux hectares, réalisé par Concentrix, se trouve en production sur la commune de RIANS, non loin du [[Centre de Cadarache|CEA de Cadarache]], dans le département du Var. Son raccordement au réseau [[Électricité Réseau Distribution France|ERDF]] sera effectif en mai 2011.
 
L'INES et le consortium PV Alliance (Photowatt, EDF ENR et le CEA) ont monté un projet «  NanoCrystal  » ({{unité|190|M€}}) qui devrait permettre de produire des cellules à haut rendement et peu chères (unité pilote de démonstration «  LabFab  » ({{unité|25|MW}}) en cours), avec un projet PV20 (porté par MPO Énergie). Nexcis et {{nobr|Screen Solar}} travaillent de leur côté aux couches minces CIGS. Le procédé Nice (de l'anglais {{lang|en|New Industrial Cell Encapsulation}}) développé avec l'INES, Apollon Solar et Vincent Industries. Il assemble des cellules solaires sous vide, sans soudure (chaînes en cours de montage en France et Tunisie en 2010)<ref name="EchoSol10" />. Des projets d'usines d'assemblage de panneaux PV étaient portés en 2010 par [[Tenesol]] et Photowatt, mais aussi par Sillia, Auversun, [[Fonroche Énergie]], Solarezo, France Watts, Elifrance qui s'appuient sur des fournisseurs de composants et matériaux tels que Micel Films, Toray, [[Arkema]], MAP, [[Saint-Gobain]], Versaplast, A. Raymond, [[Air liquide]], Komax, Semco Engineering, Machines Dubuit, check Up Solar, IBS, Ardeje<ref name="EchoSol10" />{{etc.}}
 
La filière aval a vu naître de nouvelles entreprises (Nexans, Ogire, Schneider Electric, Radiall, Heliotrop, [[Exosun]], Greenercos, Fleet technologies, EHW Research, Multicontact)<ref name="EchoSol10" />.
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Au Royaume-Uni, le {{lang|en|Energy Entrepreneur Fund}}, un fond soutenu majoritairement par l’État, soutient le développement de technologies, de produits et de processus dans le domaine de l’énergie renouvelables. Il recherche les meilleurs idées des secteurs privé et public en privilégiant le soutiens aux petites et moyennes entreprises. Depuis 2012, ce fonds a déjà investi {{unité|75 millions}} de livres dans plus de {{nb|130 sociétés}}<ref>{{Lien web|langue=en|titre=Energy Entrepreneurs Fund|url=https://www.gov.uk/government/collections/energy-entrepeneurs-fund|éditeur=GOV.UK|consulté le=2020-05-08}}.</ref>.
 
En Suisse, une votation populaire du {{date-|21 mai 2017}} a résulté en la mise en place d’une rétribution unique (RU) pour remplacer la « rétribution à prix coûtant » (RPC), qui ne bénéficiait pas d'assez de fonds. La RU est une aide à l’investissement unique qui couvre entre {{nobr|20 et 30 %}} du coût d’investissement d’une installation. La rétribution dépend fortement de la puissance du dispositif et de sa date d'installation. Le système de rétribution unique différencie le cas d’une petite installation (<{{unité|100 kWc}}), qui peut bénéficier d’une « petite rétribution unique » (PRU), des grandes installations (>{{unité|100 kWc}}) qui peuvent bénéficier de la « grande rétribution unique » (GRU). Cependant, le temps d’attente de ces rétributions est relativement long: environ un an et demi pour la PRU et environ deux ans pour la GRU<ref>{{Lien web|langue=fr|auteur= [[Office fédéral de l'énergie]]|titre=Rétribution unique|url=https://www.bfe.admin.ch/bfe/fr/home/foerderung/erneuerbare-energien/einmalverguetung.html|site=bfe.admin.ch|consulté le=2020-05-08}}.</ref>.
 
Dans de nombreux pays d’[[Afrique]], des dispositifs de soutien au solaire se retrouvent aussi, souvent sous forme de projets et d’initiatives soutenus par la [[Banque mondiale]], la [[Banque africaine de développement]] et l’[[Union européenne]]. L’[[Alliance solaire internationale]] (ASI) a été lancée par la France et l’[[Inde]] et comporte {{nb|47 membres}}, dont plus de la moitié sont des États africains. Son premier axe de travail est l'amélioration des cadres réglementaires dans le cadre de l’énergie solaire. L’ASI a lancé depuis 2018 des programmes de soutien pour les réseaux à échelle locale et les toitures solaires. Un autre programme, « Terawatt Initiative », a été lancé en 2015, porté par des entreprises privées comme [[Engie]], [[Total (entreprise)|Total]], [[IBM]], et cherche à structurer le dialogue entre les États et les secteurs privés pour déployer un térawatt de capacité voltaïque dans le monde d’ici à 2030<ref>{{Lien web|langue=en|titre=Terrwatt Initiative – Capture the Sun. Power our World.|url=https://terrawatt.org/ |consulté le=2020-05-08}}.</ref>.
 
L’[[Agence internationale pour les énergies renouvelables]] (IRENA), fondée en 2011, rassemble {{nb|159 États}}. Elle vise à faciliter la création de projets en mettant des outils à disposition (''Project navigator'', ''Marketplace'') et des aides financières.
 
Pour la totalité des descriptifs de soutiens gouvernementaux européens, un outil de recherche sur les dispositifs de soutiens aux énergies renouvelables a été créé par la [[Commission européenne]]<ref>{{Lien web |url= http://www.res-legal.eu/home/ |titre= Legal sources on renewable energy |langue=en |site=res-lega.eu |éditeur=[[Commission européenne]]}}.</ref>.
 
== Facteurs favorisant ou contraignant le déploiement de l'énergie solaire ==
 
=== Cas de la Suède ===
{{Article connexe|Énergie en Suède}}
Dans une étude menée en [[Suède]] entre 2008/2009 et 2014/2016 évaluant la perspective des propriétaires, les motifs principaux avancés pour acheter et installer des [[Panneau solaire|panneaux solaires]] sont ceux de diminuer l’impact environnemental du foyer et d’épargnerd’économiser de l’argent en achetant moins d’électricité. EnLes possédantpossesseurs desde panneaux solaires, les propriétaires souhaitent ainsi dans l’idéal subvenir à leur propres besoins énergétiques. Toutefois, les lois en Suède stipulent pour la période 2008/2009 que produire de l’électricité sur sa propriété est synonyme d’activité économique, et que des taxes s’imposent donc, représentant un premier frein à l’achat de ces dispositifs{{Référence nécessaire|date=mai 2020}}.
 
Un problème administratif est également évoqué : les propriétaires jugent manquer d'informations fiables et non-biaisées. Les autorités locales sont mal informées, et ne peuvent pas répondre aux questions qu'ontque posent les propriétaires sur les potentiels avantages (économiques notamment) deà devenir [[prosommateur]]{{Référence nécessaire|date=mai 2020}}.
 
L'achat de panneaux solaires est toutefois relativement simple : il peut se faire sur Internet. L'installation pose cela dit divers problèmes, car les propriétaires ne peuvent souvent pas procéder à l'installation eux-mêmes, au risque d’entraver au fonctionnement optimal du dispositif. De plus, l'installation requiert également un changement du [[compteur électrique]], qui mesure la quantité d'électricité consommée. L'électricité produite en excès doit être décomptée, et certains compteur électriques plus traditionnels ne permettent pas depeuvent tourner à l'envers. Ce remplacement est danssur la période 2008/2009 à la charge des propriétaires.
 
Pour la période 2014/2016, les mêmes problèmes sont évoqués, avec un plus fort accent mis sur les problèmes administratifs : avant de devenir prosommateur, il y a de nombreux contrats sont à remplir pour avoir des subsides de l'état ou pour pouvoir revendre l'excès produit aux compagnies électriques. Il faut également parfois obtenir un permis de construire avant de pouvoir installer des panneaux solaires, lequel peut être long à obtenir.
 
Les modalités pour pouvoir revendre l'excédent produit sont contraignantes : par exemple, certaines compagnies d'électricité requièrent que le propriétaire soit déjà un consommateur de cette entreprise avant l'acquisition de panneaux solaires<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Jenny |nom1=Palm |titre=Household installation of solar panels – Motives and barriers in a 10-year perspective |périodique=Energy Policy |volume=113 |date=2018-02 |doi=10.1016/j.enpol.2017.10.047 |lire en ligne=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S030142151730722X |consulté le=2020-05-11 |pages=1–8 }}.</ref>.
 
=== Cas de la Californie (États-Unis) ===
{{Article connexe|Énergie aux États-Unis}}
Afin d'atteindre ses objectifs climatiques fixés pour 2030, la [[Californie]] mise fortement sur les panneaux photovoltaïques. Une loi{{Laquelle|date=mai 2020}} récemment{{Quand|date=mai 2020}} adoptée rend obligatoire l'installation de panneaux photovoltaïques sur les nouvelles résidences pour compenser leur consommation énergétique. Cependant, l'électricité excédentaire est réinjectée dans le réseau urbain qui en est surchargéesurchargé le jour par manque de dispositifs de stockage. Une telle situation s’est produite au printemps 2018, où les [[Centrale solaire photovoltaïque|centrales solaires photovoltaïques]] étaient contraintes de diminuer de {{Unité|95000 MWh}} leur production afin d'empêcher une saturation. ''{{lang|la|A contrario}}'', avec l'absence de soleil la nuit, et les autres sources d'électricité renouvelables n’arrivant pas à combler cet écart, l'électricité tend à manquer, surtout quand le vent est trop faible pour les éoliennes. Ces créneaux sont actuellement compensés avec des sources d’énergies non renouvelables, souvent émettrices de [[gaz à effet de serre]]<ref name="MIT04.2020" />.
 
L'uneUne solution proposée est de [[Stockage de l'énergie|stocker l'énergie]] pour la réutiliser en différé. Les infrastructures de stockage sont cependant très coûteuses et nécessitent des conditions géographiques spécifiques, telstelles qu’un paysage montagneux pour les [[barrage]]s hydroélectriques ou un certain type de sol pour le [[Air comprimé#Stockage d'énergie|stockage d’énergie sous forme d’air comprimé]]. Ces contraintes limitent leur utilisation{{Référence nécessaire|date=mai 2020}}.
 
Une stratégie parallèle serait d'encourager la population à effectuer certaines tâches coûteuses en énergie le jour plutôt que la nuit, par [[Effacement de consommation électrique|effacement de consommation]]. Un exemple est la recharge des [[Véhicule électrique|véhicules électriques]], très consommatrice d'électricité. Inciter la population à recharger leursses véhicules en plein jour pourrait permettrepermettrait de réduirerépondre à la demande en énergiestockage stockée ainsid'énergie queet d'équilibrer la surcharge du réseau aux pics de rayonnement solaire<ref name="MIT04.2020" />.
 
La politique actuelle de la Californie concernant le photovoltaïque, qui ne prévoit pas suffisamment de stockage, a pour conséquence directe une chute du prix de l'électricité. Ceci rend désavantageuse l'installation d'autres dispositifs de production d'énergie renouvelable et conventionnelle, posant de grands problèmes aux entreprises concernées qui voient leurs profits fortement diminuer<ref name="MIT04.2020">{{Lien web|langue=anglais |auteur1=James Temple |titre=California is throttling back record levels of solar—and that’s bad news for climate goals |url=https://www.technologyreview.com/2018/05/24/2778/california-is-throttling-back-record-levels-of-solarand-thats-bad-news-for-climate-goals/ |périodique= [[MIT Technology Review]] |date=24 mai 2018 |consulté le=14 avril 2020}}.</ref>.
 
Au niveau individuel, il y a un scepticisme des citoyens envers le financement direct de tels projets, l’investissement semblant conséquent et les gains faibles à court terme{{refnec|date=mai 2020}}.
 
Une alternative proposée par certains fournisseurs est l'installation sans frais des panneaux. Les résidents payent l'électricité généréeproduite chez eux à l'entreprise qui se charge du maintient des infrastructures. Un rachat des panneaux est possible ultérieurement. Cette stratégie permet de pondérer cette peur de l’investissement initial et facilite donc l’achat de panneaux solaires<ref>{{Article |langue=anglais |auteur1=Magali A. Delmas|auteur2= Matthew E. Kahn|auteur3= Stephen L. Locke|titre=The private and social consequences of purchasing an electric vehicle and solar panels: Evidence from California|périodique= Research in Economics|date=juin 2017 |issn= |lire en ligne= https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S109094431630254X?via%3Dihub |volume= 71|numéro= 2|pages= 225-235|doi= 10.1016/j.rie.2016.12.002}}.</ref>.
 
=== Cas des régions rurales en développement ===
{{Article détaillé|Énergie solaire en Afrique}}
Les régions rurales des [[pays en développement]], principalement en [[Afrique]] mais également en [[Amérique latine]], des régions généralement ensoleillées, offrent un grand potentiel pour l’énergie solaire. Cependant, de nombreux facteurs rendent leur intégration socio-matérielle difficile.
 
* Facteurs défavorables à l’échelle « macro »{{Référence nécessaire|date=mai 2020}} : les institutions qui investissent dans l’énergie solaire et dans les énergies renouvelables en général sont rares. Le principal facteur est économique : le capital initial est élevé pour acquérir le matériel nécessaire est élevé, et le volume des ventes est faible. Le manque d’expérience sur le long terme pose des incertitudes quant à la performance de ces dispositifs relativement nouveaux. De plus, de nombreux gouvernements soutiennent massivement les énergies fossiles par des subventions. Au contraire, au [[Kenya]] par exemple, en 2008, l’équipement solaire était toujours très taxé, et donc réservé aux ménages aisés. Au [[Cameroun]], en 2008 également, les politiques douanières compliquaient l'importation des équipements.
 
* Facteurs défavorables à l'échelle « micro » : le coût d'une installation photovoltaïque est un inconvénient majeur, : il estétant 5cinq à 10dix fois plus cherélevé que pour qu'une installation avec un générateur dieselDiesel, par exemple<ref>{{Lien web |langue=anglais|auteur1= |titre=Solar vs Diesel: why solar generators should power rural communities |url=https://www.ekoenergy.org/fr/solar-vs-diesel-why-solar-generators-should-power-rural-communities/ |site=ekoenergy.org{{lien|périodique=EKOenergy}} |date=21 janvier 2019|consulté le=11 mai 2015}}.</ref>. À cela s'ajoutent des difficultés pour l'entretien des installation : l'accès aux pièces de rechange est plus difficile en l'absence de fabricants locaux. De plus, localement, personne n'a été formé pour réaliser l'installation ou l'entretien de ces dispositifs. Pour simplement entretenir une installation, il faut faire venir un ingénieur formé, baséinstallé en ville, ce qui augmente significativement le coût de la maintenance.
 
Un biais de genre a également été rapporté : dans les régions rurales, les femmes passent plus de temps que les hommes à faire des activités requérant de l'énergie. Les hommes sont généralement responsables des décisions budgétaires, comme l'achat d'une installation solaire, et ils ne sont souvent pas prêts à investir leur capital dans des dispositifs dont l’utilisation bénéficierait principalement aux femmes<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Judith |nom1=Alazraque-Cherni |titre=Renewable Energy for Rural Sustainability in Developing Countries |périodique=Bulletin of Science, Technology & Society |volume=28 |numéro=2 |date=2008-04 |issn=0270-4676 |issn2=1552-4183 |doi=10.1177/0270467607313956 |lire en ligne=http://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0270467607313956 |consulté le=2020-05-11 |pages=105–114 }}.</ref>. C’est elles par exemple qui font la cuisine, ou fabriquent des habits, des tâches qui requièrent de l’énergie<ref>{{Article |langue= en|prénom1=Oliver W. |nom1=Johnson |prénom2=Vanessa |nom2=Gerber |prénom3=Cassilde |nom3=Muhoza |titre=Gender, culture and energy transitions in rural Africa |périodique=Energy Research & Social Science |volume=49 |date=2019-03 |issn=2214-6296 |doi=10.1016/j.erss.2018.11.004 |lire en ligne=http://dx.doi.org/10.1016/j.erss.2018.11.004 |consulté le=2020-05-11 |pages=169–179 }}.</ref>.
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== Énergie solaire dans la société ==
=== L'énergie solaire au quotidien ===
{{section à actualiser|date=juin 2017}}
{{Section à sourcer|date=juin 2017}}
 
Chargeurs de batteries, ventilateurs, lampes de jardin, pompes hydrauliques, [[tables]]<ref>{{Lien web|titre=Table SOL|url=http://sol-nrg.com/|site=SOL-NRG|date=23 janvier 2015|consulté le=23 janvier 2015}}.</ref>{{etc.}} De plus en plus d'appareils peuvent fonctionner à l'énergie solaire. On peut désormais emporter dans son sac un [[Global Positioning System|GPS]] équipé d'un chargeur solaire, et des panneaux photovoltaïques se multiplient sur les toits. Indispensable à la vie sur Terre, le Soleil peut nous rendre de nombreux autres services : chauffer nos habitations, alimenter en énergie les lieux les plus reculés.
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Le principal obstacle à l'exploitation industrielle de l'énergie solaire est son intermittence dans la plupart des régions ayant un besoin régulier d'énergie. Pour cette raison, l'avenir de cette ressource énergétique est intimement lié à l'amélioration des techniques de [[stockage d'énergie|stockage]] et de transport de l'énergie, notamment [[Guerre des courants#Transport de l'énergie électrique|électrique]].
 
[[Fichier:Solar-battery-computer.gif|thumb|Ordinateur alimenté par des panneaux solaires.]]
Dans les [[années 1990]] apparaissait la [[calculatrice]] de poche solaire. Quelques [[cellules photovoltaïques]] y remplaçaient avantageusement les [[pile électrique|piles électriques]], toxiques pour l'environnement. En [[2013]], des magasins dédiés à l'écologie, mais aussi des enseignes plus grand public, proposent de nombreux objets fonctionnant à l'énergie solaire : torches, lampes de jardin, radioréveils, mobiles animés, montres... Preuve que l'énergie solaire séduit les consommateurs par l'image « verte » qu'elle véhicule. Son autre atout est son côté nomade : des [[Chargeur (électricité)|chargeurs]] solaires permettent désormais d'alimenter en électricité, où que l'on se trouve, un [[téléphone mobile]], un [[Global Positioning System|GPS]] ou un ordinateur portable. Pour les voyageurs au long cours, il existe même des sacs à dos équipés de capteurs solaires. Certains imaginent des vêtements également dotés de cellules photovoltaïques, pour y brancher directement son baladeur MP3 ou même son téléphone portable.
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Le principe d'une centrale électrique thermique solaire est de concentrer les rayons du Soleil, à l'aide de miroirs paraboliques, vers des tubes ou une chaudière contenant un [[fluide caloporteur]]. La chaleur ainsi récupérée est transmise à de l'eau. L'eau se transforme en vapeur, qui actionne une [[turbine]] couplée à un [[alternateur|générateur]] produisant de l'électricité.
 
L'[[Espagne]] mise sur cette [[technologie]] plutôt que sur le [[Énergie solaire photovoltaïque|photovoltaïque]], dont le coût de production s'avère plus élevé en raison du prix du [[silicium]] des cellules photoélectriques. L'[[Espagne]] possède depuis [[2009]] la plus puissante [[chauffage solaire|centrale solaire thermodynamique]] d'[[Europe]] [[Centrale solaire d'Andasol|Andasol]], d'une puissance de {{unité|150|MW}}. Quelque {{nombre|400000|miroirs}}, soit une superficie de {{unité|1.5|million}} de mètres carrés, recueillent l'énergie du Soleil et approvisionne en électricité {{nombre|45000|foyers}}<ref>[http://www.solarmillennium.de/front_content.php?idart=155&lang=2 The Construction of the Andasol Power Plants.], sur le site solarmillennium.de, (consulté le 16 avril 2015).</ref>.
 
Le Maroc aussi s'est lancé début 2010 (profitant de son désert), avec un investissement de {{unité|2|deux milliards}} d'Euros, dans la construction d'une des plus grandes [[Centrale solaire thermodynamique|centrales solaires à concentration]] du monde à [[Ouarzazate]] d'une puissance de {{unité|500|[[Ordre de grandeur (puissance)#Mégawatt (106 watts)|MW]]}}, sur {{unité|3040|hectares}}<ref>{{en}} [http://www.pv-tech.org/project_focus/desertec_project_morocco Desertec project, Maroc] PV-Tech, novembre 2011</ref>. Elle sera suivie par {{nombre|4|quatre autres}} centrales à concentration qui ont été programmées dans le cadre du plan solaire marocain [[Projet Desertec|Desertec]]. L'objectif est d'installer {{Unité|2000|MW}} sur {{nombre|5|cinq sites}} dans les prochaines années, soit une puissance supérieure à celle d'un réacteur nucléaire de nouvelle génération ([[Réacteur pressurisé européen|EPR]])<ref>{{Lien web|url=http://archives.lesechos.fr/archives/cercle/2012/06/28/cercle_48755.htm|titre=L’énergie solaire après Fukushima, la nouvelle donne (Medicilline 2011), Louis Boisgibault |site=Les EchosÉchos |date=Juinjuin 2012}}.</ref>.
 
Aux États-Unis, l'entreprise {{nobr|Florida Power & Light}} a annoncé l'ouverture pour fin 2010 d'une centrale solaire de {{nombre|190000|miroirs}}<ref name="Solar" /> et {{unité|75|MW}}. Elle se situe en Floride sur la côte orientale, au nord du [[comté de Palm Beach]] et s'étend sur plus de {{unité|200|hectares}}<ref name="Solar">{{lien web|langue=en|auteur=Kate Galbraith|url=http://greeninc.blogs.nytimes.com/2008/12/02/a-solar-boost-for-the-sunshine-state/ |titre=A Solar Boost for the Sunshine State |périodique=[[The New York Times]] |date=2 décembre 2008 |consulté le=20 avril 2009}}.</ref>.
 
=== Des panneaux sur les toits ===
Les [[Panneau solaire|panneaux photovoltaïques]] convertissent la [[lumière]] du Soleil en [[électricité]]. Des années 2000 à 2013, en France et en Belgique, grâce aux aides fiscales de l'État, les particuliers ont été de plus en plus nombreux à s'en équiper. En France le producteur a le choix entre l'auto-consommation[[autoconsommation]] et la vente de l'intégralité de sa production à [[Électricité de France|EDF]], qui est tenue depuis 2002 de racheter l'électricité d'origine renouvelable produite par les particuliers ou les collectivités.
 
À la suite d'une augmentation plus forte que prévu des demandes de raccordement d'installations photovoltaïques, un moratoire avaita été décidé en décembre 2010 par l'État français pour les installations de plus de {{unité|3|[[Watt-crête|kWc]]}} : {{Citation|L'obligation de conclure un contrat d'achat de l'électricité produite par les installations mentionnées au 3° de l'article 2 du décret du 6 décembre 2000 susvisé est suspendue pour une durée de trois mois courant à compter de l'entrée en vigueur du présent décret. Aucune nouvelle demande ne pouvait être déposée durant la période de suspension}}<ref>Décret du 9 décembre 2010, proposant un moratoire des aides, édicté dans le cadre d'un projet annoncé avant, de mise à plat des aides de l'État à la filière photovoltaïque</ref>{{,}}<ref>[http://www.batiactu.com/edito/photovoltaique---le-moratoire-rabaisse-a-3-mois-27579.php Moratoire abaissé à trois mois], sur batiactu.com, 10 décembre 2010.</ref>, moratoire critiqué par les parties prenantes impliquées dans des opérations déjà lancées ou que l'État devait financer<ref>[http://www.batiactu.com/edito/photovoltaique---un-moratoire-qui-fait-debat-27522.php Un moratoire qui fait débat], sur batiactu.com, 3 décembre 2010/12/03.</ref>.
 
Malgré ces moratoires, la puissance solaire installée début 2012 sur les toits et dans les [[Centrale solaire photovoltaïque|parcs solaires]] équipés de [[Cellule photovoltaïque|cellules photovoltaïques]] représentait {{unité|2672|MW}} en France<ref name="Erdf-2012">{{lien web|langue=fr|url=http://www.erdfdistribution.fr/medias/Donnees_prod/parc_prod_mars_2012.pdf|titre=Parc photovoltaïque France Q1 2012 : 2672 MW|[[Électricité Réseau Distribution France|ERDF]]|date=mai 2012|format=pdf}}.</ref> et {{unité|1500|MW}} en Belgique<ref name="EPIA_2011">{{lien web|langue=en|url=http://www.epia.org/index.php?eID=tx_nawsecuredl&u=0&file=fileadmin/EPIA_docs/publications/epia/EPIA-market-report-2011.pdf&t=1336908198&hash=9785add42a55c33e7526e105661cb9b4|titre=Market Report 2011|éditeur=EPIA|date=2011|passage=4|format=pdf}}.</ref>. À titre de comparaison, en [[2010]], plus de {{unité|7400|MW}} photovoltaïques ont été vendus et raccordés au réseau en [[Allemagne]] (pays leader dans le domaine photovoltaïque)<ref>{{lien web|langue=fr+en|url=http://www.eurobserv-er.org/pdf/baro202.pdf|titre=Baromètre photovoltaïque|sous titre=Chiffres Allemagne et France|périodique=Le Journal du photovoltaïque|{{numéro|5}}|éditeur=[[EurObserv'ER]]|date=avril 2011|passage=5 et 11|format=pdf}}.</ref> pour un parc installé total de {{unité|17320|MégawattsMW}}.
 
Une nouvelle génération de panneaux, dit [[panneau photovoltaïque thermique|panneaux solaires hybrides]], apparaît en 2010 sur le marché, produisant à la fois des thermieschaleur et de l'électricité, avec un rendement photovoltaïque amélioré grâce au faitrefroidissement que ledu panneau est refroidi en exportant (et valorisant) les caloriesà qu'illa a[[cogénération]]{{refsou|date=mai accumulées2020}}.
 
Un enjeu [[Prospective|prospectif]], notamment identifié par [[Jeremy Rifkin]] avec son concept de [[troisièmeTroisième révolutionRévolution industrielle]], est d'associer une [[domotique]] poussée à un réseau ''[[Smartréseau gridélectrique intelligent]]'' (il parle d'un « Internet de l'énergie »), pour orienter le surplus d'électricité produite vers le besoin le plus proche afinet ainsi d'éviter les pertes en ligne ou liées au [[Stockage de l'énergie|stockage/déstockage)]]. Des ensembles de toitures solaires pourraient ainsi devenir l'équivalent de vastes centrales solaires dont les éléments sont distribués au plus près des besoins. Des [[Véhicule électrique|véhicules électriques]] peuvent aussi servir de stockage tampon du surplus d'électricité produite. Vers 2010 apparaissent des outils logiciels et modèles 3D permettant d'idéalementde positionner idéalement les panneaux solaires dans les villes, également utileutiles pour prévoir l'ensoleillement de terrasses végétalisées, ; ainsi un « cadastre solaire » sera disponible pour tous les Parisiens en 2012<ref>Batiactu, [http://www.batiactu.com/edito/ou-installer-des-centrales-solaires-a-paris--31780.php Nouvel outil pour informer sur la géographie tridimensionnelle de l'ensoleillement des toitures de la Capitale ; un « cadastre solaire », bientôt disponible pour le public], 6 avril 2012-04-06.</ref>. Ces mêmes outils peuvent généralement intégrer la [[thermographie aérienne]] qui permet éventuellement de profiter d'opérations de [[Isolation thermique du bâtiment|rénovation thermique]] de toiture pour les remplacer par des panneaux solaires.
 
=== Du photovoltaïque à grande échelle ===
{{Article connexe|[[Liste des plus grandes centrales électriques au monde#Solaire photovoltaïque]]{{!}}Liste des plus grandes centrales photovoltaïques au monde}}
En 2011, les [[Centrale solaire photovoltaïque|centrales solaires photovoltaïques]] les plus puissantes au monde sont celles de [[Sarnia (Ontario)|Sarnia]]<ref>{{en}} [http://www.cbc.ca/technology/story/2010/10/04/sarnia-enbridge-solar-farm.html « Enbridge completes Sarnia solar farm »] CBC news, le 5 octobre 2010.</ref> au [[Canada]], de [[Finsterwalde]] en [[Allemagne]] et d'Okhotnykovo en [[Ukraine]]. Occupant chacune plus de {{unité|300|hectares}}, avec une puissance installée d'environ {{unité|80|[[Ordre de grandeur (puissance)#Mégawatt (106 watts)|MWc]]}}, elles sont composées de plus d'un million de [[Module solaire photovoltaïque|panneaux photovoltaïques]] fixes, dans la plupart des cas ou pouvant s'orienter automatiquement vers le Soleil, pour les autres.
{{section à actualiser|date=mai 2020}}
En 2011, les [[Centrale solaire photovoltaïque|centrales solaires photovoltaïques]] les plus puissantes au monde sont celles de [[Sarnia (Ontario)|Sarnia]]<ref>{{en}} [http://www.cbc.ca/technology/story/2010/10/04/sarnia-enbridge-solar-farm.html « Enbridge completes Sarnia solar farm »], CBC news, le 5 octobre 2010.</ref> au [[Canada]], de [[Finsterwalde]] en [[Allemagne]] et d'Okhotnykovo en [[Ukraine]]. Occupant chacune plus de {{unité|300|hectares}}, avec une puissance installée d'environ {{unité|80|[[Ordre de grandeur (puissance)#Mégawatt (106 watts)|MWc]]}}, elles sont composées de plus d'un million de [[Module solaire photovoltaïque|panneaux photovoltaïques]] fixes, dans la plupart des cas ou pouvant s'orienter automatiquement vers le Soleil, pour les autres.
 
; [[France]] :après Après les centrales de [[Chambéry]], inaugurée en 2005, [[La Réunion]], en 2006, et la centrale de [[Narbonne]], construite en 2007-2008 ({{unité|10|MWc}}, environ {{unité|10120|MWh/an}}, avec {{unité|80000|m|2}} de [[panneaux photovoltaïques]]<ref>{{lien web|langue=fr|url=http://www.usinenouvelle.com/article/narbonne-accueille-une-centrale-photovoltaique-geante.N20661|titre=Narbonne accueille une centrale photovoltaïque géante |périodique=[[L'Usine nouvelle]] |date=21 septembre 2007}}.</ref>), les plus grandes centrales solaires photovoltaïques en service fin 2011 étaient celles de [[Centrale photovoltaïque de Losse|Losse]] dans les (Landes). ; construiteConstruite par [[EDF énergies nouvelles]] et achevée depuis mi-2011 ; elle comprend {{unité|300|ha}} de panneaux majoritairement fixes avec une puissance crête de {{unité|67,2|MW}}<ref>[http://www.plein-soleil.info/actualites/edf-energies-nouvelles-acheve-la-mise-en-service-de-la-centrale-solaire-du-gabardan-en-france/ EDF Énergies Nouvelles achève la mise en service de la centrale solaire de Losse - Gabardan] octobre 2011, plein-soleil.info</ref>. La {{2e}} (par la puissance) en 2011 était celle [[Les Mées (Alpes-de-Haute-Provence)|des Mées]] ({{unité|31|MWc}}) dans les Alpes de Haute Provence<ref>[http://www.enerzine.com/1/12788+inauguration-de-la-plus-grande-ferme-solaire-de-france+.htmI Inauguration de la grande ferme solaire des Mées], Enerzine.com, octobre 2011</ref>.<br/>La plus grande centrale solaire photovoltaïque en service en France en 2016 est celle de [[Centrale solaire de Cestas|Cestas]] au sud de Bordeaux ; sa puissance crête atteint {{unité|300|MW}}. C'est une des {{nombre|10|dix plus puissantes}} [[Centrale solaire photovoltaïque#Liste des principales centrales solaires photovoltaïques|centrales solaires au monde]].
 
; [[Suisse]] : {{refnec|La Suisse s'est elle aussi lancée dans la course au solaire}} ;.
 
; [[Allemagne]] : leslles {{nombre|57000|panneaux}} du [[Bavaria solarpark]] fonctionnent depuis [[2005]] ({{unité|10|MWc}}) ; ils ont été suivis par les centrales de [[Brandis]], {{unité|40|MWc}} en 2009 et de [[Finsterwalde]], {{unité|80|MWc}} en 2011.
 
; USA : lelle {{date|27|octobre|2009}}, le président [[Barack Obama]] a inauguré la plus grande centrale solaire des [[États-Unis]] à DeSoto près de [[Miami]]. Équipée de plus de {{nombre|9000|panneaux}}, la centrale d'une puissance de {{unité|25|MWc}} permet de fournir plus de {{nombre|3000|foyers}}<ref name="VOA_Floride">{{lien web|url=http://www.voanews.com/french/US-Solar-Energy.cfm|titre=La Floride parie sur l’énergie solaire|éditeur=[[Voice of America]]|date=28 octobre 2009|consulté le=29 octobre 2009}}.</ref>.
 
; [[Inde]] : Le pays a fait du solaire l'une de ses grandes priorités, [[Narendra Modi]], s'est juré de faire de son pays une nouvelle puissance dans ce domaine, à savoir plus de {{nombre|420000|[[panneaux photovoltaïques]]}} ont été installés au nord-ouest de l'Inde<ref>{{Lien web|langue=fr|titre=L'Inde, nouveau paradis de l'énergie solaire|url=https://www.lesechos.fr/industrie-services/energie-environnement/021856688193-linde-nouveau-paradis-de-lenergie-solaire-1215210.php|périodique=[[Les Échos]]|date=20 avril 2016|consulté le=}}.</ref>.
 
=== Les projets de tours solaires et cheminées solaires ===
Ligne 306 ⟶ 313 :
* En France, {{unité|10|m|2}} de panneaux photovoltaïques produisent chaque année environ {{unité|1000|kWh}} d'électricité, de sorte qu'une surface de {{unité|5000|km|2}} de panneaux (soit 1 % de la superficie) permettrait de produire l'équivalent de la consommation électrique du pays<ref>[http://www.enr.fr/docs/2009124702_SERKitPhotovoltaique200903LDRGB02France.pdf Le développement du photovoltaïque en France], enr.fr {{pdf}}.</ref>.
 
* Le parc photovoltaïque mondial représentait à la fin 2010 plus de {{unité|34|GW}}, en augmentation de 70 % depuis 2009<ref name="IEA-2010">{{Ouvrage |langue=en}} |titre=Snapshot of Global PV Markets traduction titre=Aperçu des marchés photovoltaïques mondiaux |éditeur=[http[Agence internationale de l'énergie]]/Photovoltaic Power System Programme |date=août 2011 |pages=20 |présentation en ligne=https://wwwiea-pvps.org/snapshot-reports/snapshot-2020/ |url=https://iea-pvps.org/indexwp-content/uploads/2020/04/IEA_PVPS_Snapshot_2020.php?idpdf format=92&eIDpdf |ISBN=dam_frontend_push&docID=898 Tendances 2010 pour le photovoltaïque, pages978-3-906042-94-7 |passage=8 et -9, figure 3b,}}. NB :{{Commentaire biblio|Chiffres à minima n’incluant que les pays membres de l'[[Agence internationale de l'énergie|AIE]].], iea-pvps.org, août 2011 {{pdf}}.</ref> ; l'énergie ainsi produite est d'environ {{unité|40|TWh}}, soit {{frac|2.5|1000}} de l'ensemble de l'électricité produite dans le monde ({{unité|40|TWh}} contre {{unité|16000|TWh}}<ref name="prod_elec" />).
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