L’énergie du futur, aujourd’hui Comment fonctionnent les panneaux solaires et les héliostats?

Ressources renouvelables. C'est un problème auquel nous sommes confrontés chaque jour, que nous en prenions conscience ou non. Avec chaque pompe d'une poignée d'essence, chaque pression sur l'accélérateur d'une voiture, chaque prise de chargeur de smartphone, nous consommons de l'essence. Et un jour, ce carburant va s’épuiser. Alors, pourquoi ne pas utiliser la seule source d'énergie qui ne s'épuise pas - le soleil?

Le soleil est une entité magnifique. Il fournit au monde assez d’énergie pour alimenter toute la civilisation. Le seul problème est de savoir comment capter et exploiter cette énergie. À quoi sert un tas d’énergie libre si nous ne pouvons pas le convertir en un support utile? Là est le problème, et il est beaucoup plus difficile à résoudre que vous ne pouvez l'imaginer.

“Attends une minute” vous dites, “nous avons eu de l'électricité solaire commerciale depuis les années 1980!” Et vous auriez raison de le dire. Cependant, le problème n'est pas dans Comment convertir l'énergie du soleil en électricité. Nous savons déjà comment faire cela - mais pas à un niveau qui puisse être consommé en masse. Pour comprendre les limites de l’énergie solaire, nous devons savoir comment fonctionnent les panneaux solaires..

Alors rejoignez-moi alors que je fouille dans les rouages ​​de l'énergie solaire. Examinons de plus près le processus de transformation de la lumière solaire en source de combustible viable.

Comme vous vous en doutez, l’énergie solaire commence par le soleil. Cette boule de feu géante suspendue dans le ciel est la source d'énergie idéale. Contrairement au charbon, le soleil ne colmate pas notre atmosphère de dioxyde de carbone. Il est facilement accessible, nous n’avons donc pas à faire de forage dans le monde entier. Travailler avec l'énergie solaire ne présente aucune menace pour l'homme (sauf peut-être un coup de soleil occasionnel).

Et surtout, l'énergie solaire est gratuite. En plus de la construction des récepteurs et de l’entretien du matériel, l’énergie solaire n’a pas de coût associé..

Alors, comment ça marche??

L'énergie est tout autour de nous sous différentes formes. La lumière est de l'énergie. La chaleur est de l'énergie. Le mouvement est de l'énergie. Le calme est une énergie (potentielle). Le soleil émet une énorme quantité de lumière et notre objectif est de convertir cette énergie lumineuse en une chose que nous pouvons utiliser, à savoir l'énergie électrique..

Dans la plupart des cas, lorsque la lumière frappe un objet, elle est convertie en énergie thermique. Repensez à votre dernière visite à la plage. Lorsque vous êtes assis au soleil, votre peau est devenue chaude. C'est un simple fait de la vie que nous avons tous vécu. Mais il existe certains matériaux qui convertissent la lumière en énergies autres que la chaleur. Le silicium est l'un de ces matériaux.

Lorsque la lumière frappe le silicium, elle ne se dissipe pas sous forme de chaleur. Au lieu de cela, les électrons de la molécule de silicium se déplacent, produisant un courant électrique. Cependant, pour utiliser le silicium de cette manière, vous avez besoin de gros cristaux de silicium suffisamment gros pour produire une quantité notable d'électricité..

Les anciennes versions de la technologie solaire utilisaient des cristaux de silicium. Il s’est avéré que cette méthode de conversion de la lumière solaire n’était pas très pratique, car il est difficile de faire croître de gros cristaux de silicium. Quand quelque chose est difficile, le prix reste élevé. Si le prix reste élevé, une utilisation généralisée devient peu probable.

De nos jours, la technologie solaire utilise un matériau différent. Ce nouveau matériau est composé de cuivre, d’indium, de gallium et de sélénium et porte bien son nom de séléniure de cuivre-indium-gallium ou CIGS. Contrairement au silicium, les cristaux de CIGS sont plus petits et moins chers, mais ils sont beaucoup plus inefficaces que le silicium pour convertir la lumière solaire.

Et c'est là où nous en sommes aujourd'hui. L’électricité solaire représente très peu de la production mondiale d’énergie, et elle le restera jusqu’à ce que les scientifiques découvrent un nouveau matériau qui fonctionne aussi bien que le silicium ou découvrent une méthode permettant de produire à faible coût de gros cristaux de silicium..

Aussi inefficaces que soient les panneaux solaires à l’heure actuelle, quelques méthodes sont utilisées pour améliorer la capture et le stockage de l’électricité solaire. Une solution consiste à utiliser une batterie qui stocke l’énergie, ce qui permet de la consommer même s’il n’ya pas de soleil, la nuit et les jours nuageux. Une autre façon consiste à utiliser un héliostat.

Qu'est-ce qu'un héliostat? Vous pouvez le voir comme un grand miroir (ou plusieurs miroirs) fixé à un poteau ou une plate-forme rotative (ou à plusieurs poteaux et plates-formes). Contrairement aux panneaux solaires, les héliostats n'absorbent pas directement le soleil; au lieu de cela, ils utilisent des miroirs pour rediriger la lumière du soleil et la dirigent vers des panneaux solaires fixes afin qu'ils soient absorbés.

Les héliostats sont principalement contrôlés par des ordinateurs. Ces ordinateurs sont alimentés par certaines données (l'emplacement de l'héliostat, du panneau solaire, l'heure et la date) et les données sont traitées jusqu'à ce que l'ordinateur puisse calculer la position du soleil dans le ciel. Une fois que cela est fait, l'ordinateur ajuste l'angle du miroir afin que la lumière du soleil rebondisse et frappe le panneau solaire cible.

L’avantage majeur de l’héliostat est qu’il est possible d’organiser une multitude d’entre eux pour s’adresser à un seul récepteur solaire. Alors qu'un panneau solaire ne reçoit normalement qu'un peu de lumière solaire, un agencement d'héliostats peut considérablement amplifier la quantité de lumière convertie..

Mais même avec les héliostats, l’énergie solaire a encore beaucoup de chemin à parcourir avant de pouvoir être utilisée à grande échelle. S'il n'y avait pas le problème de conversion En plein soleil, l’énergie solaire serait le carburant le plus renouvelable, le plus abordable et le plus sain pour l’environnement de notre civilisation. Jusqu'à ce que le soleil explose.

Crédit image: Illustration de panneau solaire via Shutterstock, Photo de panneau solaire via Shutterstock

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