Plusieurs technologies existent pour capter et convertir l’énergie solaire. Elles sont basées sur la captation de l’énergie des photons, particules énergétiques qui composent la lumière. Les technologies développées permettent de convertir leur énergie en chaleur ou en électricité. L’énergie solaire est une énergie renouvelable dont l’utilisation ne produit pas de CO2. Celle-ci apparaît donc comme une solution possible aux problèmes posés par la raréfaction de certaines sources d’énergie, leur coût et impact sur l’environnement.
Les trois filières d’exploitation de l’énergie solaire
Le solaire thermique
Cette technologie convertit l’énergie solaire en chaleur. Les atomes composant le matériau des capteurs solaires sont excités par les photons. En récupérant une partie de leur énergie, les atomes changent d’état énergétique, créant une agitation thermique. Les atomes vont alors libérer le surplus d’énergie sous forme d’énergie thermique, se manifestant sous forme de chaleur. Celle-ci va être transportée par un fluide caloporteur (eau, gaz…) : chauffé, il va pouvoir distribuer peu à peu sa chaleur (plancher chauffant par exemple), ou être stocké (ballon d’eau chaude par exemple) pour un usage ultérieur.
Le solaire thermodynamique
Le principe est de convertir l’énergie solaire en chaleur, puis en électricité dans un second temps. Comme pour le solaire thermique, des capteurs excités par les photons vont produire de la chaleur. En concentrant les rayons du soleil par un système de miroirs (réflecteurs), les températures atteintes sont plus élevées (de 250°C à 1000°C). Un fluide caloporteur transporte cette chaleur, et celle-ci est ensuite transmise à un fluide thermodynamique. Sous l’effet de changements de température (et donc de pression), le fluide thermodynamique va produire des forces de poussée (énergie mécanique), activant une turbine reliée à un alternateur, permettant ainsi de convertir cette énergie en électricité.
Le solaire photovoltaïque
Cette technologie convertit directement l’énergie solaire en électricité. Le matériau des capteurs, souvent à base de silicium (Si), est un semi-conducteur : il peut être soit isolant, soit conducteur, selon les conditions dans lesquelles on le place. Les photons vont exciter des électrons dans ce matériau, en leur transférant une partie de leur énergie et en les rendant mobiles. Ces électrons mis en mouvement vont ainsi produire un courant continu, pouvant alimenter un réseau électrique. Un onduleur convertit ce courant continu en courant alternatif, qui pourra être utilisé par des appareils électriques (électroménagers etc.).