Energie solaire

L’énergie produite par le Soleil est transmise à la Terre sous forme de rayonnement électromagnétique.
Le Soleil est une sphère gazeuse de 1 400 000 km de diamètre située à 150 000 000 km de la Terre. L’énergie solaire disponible est souvent exprimée en unités d’énergie par temps par unité de surface, par exemple en watt par mètre carré (W/m²).

La Terre reçoit hors atmosphère une puissance de 1 390 W/m², cette puissance est appelée constante solaire.

Une partie de l’énergie solaire est absorbée lorsque le rayonnement traverse l’atmosphère terrestre. Il en résulte qu’au cours d’une journée ensoleillée, la quantité d’énergie solaire disponible à la surface de la Terre dans la direction du Soleil est généralement de 1 000 W/m².

L’énergie solaire peut être utilisée efficacement selon plusieurs méthodes et les applications sont regroupées en trois catégories principales :

L’énergie solaire offre différents avantages par rapport aux autres énergies :

• cette énergie est gratuite,
• elle ne nécessite pas nécessairement de raccordement à un réseau (électrique ou de gaz),
• elle est illimitée et son utilisation ne produit pas de gaz à effet de serre.

Trajectoire du Soleil

Quel que soit le moment, l’énergie solaire disponible est principalement fonction de la position du Soleil dans le ciel et de la nébulosité (des nuages). Sur une base mensuelle ou annuelle, la quantité d’énergie solaire disponible dépend également de l’emplacement géographique, de la technologie utilisée et de l’application.

La Terre :

• tourne autour du Soleil en une année,
• et sur elle-même en 24 heures,
• l’axe de rotation de la Terre est incliné d’environ 23° par rapport au plan que la rotation décrit.

Pour un observateur fixe, le Soleil apparaît comme décrivant de larges cercles à travers le ciel.

A chaque instant, l’observateur peut établir la position du Soleil en mesurant deux angles :

• sa hauteur h,
• et son azimut a,

L’image ci-contre présente le trajet du Soleil et les angles associés.

Le Soleil décrit une grande courbe dans le ciel.
Le Soleil se lève à l’Est, monte dans le ciel, pour culminer au Sud puis descend pour se coucher à l’Ouest.

Le Soleil donne l’impression de se déplacer d’Est en Ouest. Or, c’est la Terre qui tourne sur elle-même et en sens inverse (d’Ouest en Est).

Capter l’énergie solaire

Cela nécessite de bien connaître la course du Soleil durant les saisons.
Voici quelques règles élémentaires (valables en France métropolitaine) :

• l’hiver, le Soleil se lève au Nord-Est et se couche au Sud-Ouest, la durée du jour est très courte et la hauteur du Soleil est faible,
• au printemps et à l’automne, le Soleil se lève à l’Est et se couche à l’Ouest, la durée du jour est d’environ 12 heures et la hauteur du Soleil est élevée (et maximale à midi),
• l’été, le Soleil se lève au Nord-Est et se couche au Nord-Ouest, la durée du jour est très longue et le Soleil monte rapidement dans le ciel.

Plus une surface est exposée au Soleil et plus elle captera d’énergie solaire – maximiser l’apport d’énergie solaire signifie donc orienter la surface de manière optimum.

Il faut aussi faire attention aux obstacles entre la surface servant à capter l’énergie solaire et le Soleil.
Si un obstacle tel qu’un arbre, un bâtiment ou n’importe quel objet non transparent est sur la trajectoire entre le Soleil et une surface, il recevra l’énergie solaire à la place de la surface.