Depuis quelques années, les évolutions technologiques ont permis de rendre l’énergie solaire moins chère et plus fiable. Aujourd’hui, l’énergie solaire représente un potentiel extraordinaire, dont les dernières découvertes assurent un bilan environnemental toujours meilleur et une rentabilité encore accrue. L’énergie solaire représente sans aucun doute l’énergie de l’avenir !
Dans sa loi de transition énergétique de 2015, le Gouvernement français s’est fixé comme objectif de diviser par deux la consommation totale d'énergie du pays d'ici à 2050, de faire passer de 75 à 50 % en 2025 la part de l’électricité tirée du nucléaire et d’augmenter à 32 % en 2030 la part des énergies renouvelables (éolien, photovoltaïque, thermique, biomasse, biogaz, hydraulique ou géothermie).
À l’heure d’une transition énergétique et environnementale nécessaire, l'énergie solaire, en tant qu'énergie renouvelable, est une réponse fiable aux enjeux majeurs de la lutte contre le dérèglement climatique.
La quantité d’énergie transmise par le soleil est très importante. Par année, c’est 1.070.000 pétawatts-heures (PWh, soit 1015 Wh) que reçoit la Terre, soit plus de 8.000 fois la consommation énergétique mondiale annuelle (133 PWh en 2005). Pourtant, l’énergie solaire (photovoltaïque et thermique) ne représente que 0,1% de la consommation énergétique mondiale en 2008.
Un coup d’œil à la carte d’ensoleillement suffit à comprendre que l’énergie solaire représente un énorme potentiel.
Les réponses aux enjeux environnementaux passeront par la modernisation des réseaux électriques. Le contexte européen tend à privilégier et développer les « smart grids », plutôt que le remplacement massif des réseaux actuels.
Deux pans d'innovation concourent aujourd'hui au développement de l'énergie solaire : le stockage de l’électricité et l’amélioration du rendement des panneaux.
Améliorer le rendement avec des cellules hybrides : sur les cellules photovoltaïques traditionnelles, le rendement diminue lorsque le panneau monte en température. Les cellules hybrides permettent d’une part d’améliorer ce rendement et d’autre part de récupérer la chaleur et d’en faire une source de chaleur en plus de l’électricité produite.
L’énergie solaire thermodynamique : il s’agit ici de transformer les rayonnements du soleil en chaleur plutôt qu’en électricité. La chaleur est absorbée, puis stockée et ensuite convertie en électricité, même la nuit. Des structures comme EDF ou le programme Solar PACES investissent dans des programmes de R&D sur le sujet.
Des alternatives au lithium pour le stockage : nous pouvons citer de manière non-exhaustive le stockage par sel fondu, développé entre autres par Alphabet (maison mère de Google) ou grâce au silicium par une équipe de chercheurs de l’Institut de l’Energie Solaire de l’Université Polytechnique de Madrid (UPM). Des scientifiques suédois de l’Université de technologies Chalmers, qui ont mis au point un fluide composé d’une molécule faite de carbone, d’hydrogène et d’azote, plus performant que le sel fondu, et capable de stocker l’énergie solaire pendant plus de 18 ans.
En France, le CNRS et l’Université de Perpignan axent leurs recherches sur les céramiques recyclées : elles stockent la chaleur à des températures comprises entre 500 et 1000°C.
Un « soleil en boîte » pour stocker l’énergie : des ingénieurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology) de Boston ont inventé un système de stockage à partir de la fusion de silicium. A température très élevée, il devient blanc et émet une lumière que le photovoltaïque transforme en électricité au moment opportun. Et bonne nouvelle : le silicium est le métal le plus abondant sur Terre !
Les innovations sont encore nombreuses. Nous pouvons citer trois autres projets d’innovation phares :