L'énergie solaire est renouvelable et son exploitation est étudiée.

Potentiel de l'énergie solaire

        L'énergie apportée par le solaire apporte théoriquement dans les déserts plus de 10.000 fois l'énergie consommée au monde mais il faut la transformer en énergie utilisable là où elle est demandée. En tenant compte d'une utilisation du sol de 10 %, d'un rendement de 10 % pendant des périodes bien ensoleillées limitées à 30 % du temps, on peut utiliser 0,3 % de cette énergie, ce qui, malgré les pertes en réseau et en stockage, est suffisant. Malheureusement cette énergie est intermittente et loin des zones d'utilisation. 

Latitudes, saisons et ensoleillement

      Par beau temps, l'énergie solaire par m2 à 45° de latitude est réduite de 30 % par rapport à l'équateur. La période d'ensoleillement  est théoriquement de 12 heures par jour sous l'équateur mais se réduit à 8 heures si on ne compte pas les soirs et matins quand le soleil est trop bas pour chauffer encore. En hiver, le soleil, moins haut dans le ciel des régions tempérées, a une puissance réduite de 50 %. Comme les jours sont plus courts, la période utile est réduite à 6 heures au lieu de 8 heures.

Les nuages et l'intermittence      

      Seuls les déserts ont un ciel bleu presque permanent, gêné surtout par les tempêtes de sable. Au temps où il fallait calculer pour régler l'ouverture de son appareil photographique, on savait qu'il n'y a que 10 % du rayonnement visible qui passe à travers des nuages épais. Comme les périodes de ciel couvert peuvent durer des semaines en région tempérée, le rayonnement solaire hivernal intermittent peut être réduit à 3 % pendant des semaines (30% pour la latitude et les jours plus courts, 10 % pour les jours de mauvais temps). Le ciel n'a assez peu de nuages pour faire bien fonctionner les centrales solaires que la moitié du temps en zone tempérée

        Des centrales solaires optimisées pour les zones tempérées (demandant donc un terrain 3 fois plus vaste qu'au désert) auraient un facteur de charge (6 heures par jour pendant 50 % du temps) de 17 %, le même que celui de l'éolien.

Stockage de l'énergie solaire

        Le solaire a un avantage important sur l'éolien pour le stockage de l'énergie. Pendant les périodes anticycloniques, il arrive souvent qu'aucune zone n'a des vents dépassant 4 beaufort dans un rayon de 100 km et ces périodes peuvent durer des semaines en zone tempérée. Il est plus rare, qu'il n'y ait aucun zone d'éclaircies avec un ensoleillement  acceptable sur des étendues comparables, ce qui permet de transférer de l'énergie solaire entre régions, alors qu'on ne peut presque jamais profiter d'un foisonnement éolien.

Technologies pour le solaire

     Photovoltaïque: La transformation en électricité se fait par des panneaux photovoltaïques, des circuits électroniques sur silicium qui existaient d'abord pour des cellules détectant la luminosité. Leur rendement est de l'ordre de 2 %, ce qui, additionné au coût des semi-conducteurs, exclut actuellement toute installation commerciale rentable. Des percées technologiques sont possibles mais il faut les attendre avant de les intégrer aux plans de développement.

      Thermique: L'usage du solaire dans des serres est connu depuis longtemps et déjà utilisé en agriculture et dans des parties de maison. Il faut occulter ces vérandas quand le problème est de refroidir plutôt que de chauffer.

      Des chauffe-eau solaire sur le toit ont besoin d'accumulateurs d'eau avec une bonne isolation calorifique pour garder l'eau chaude jusqu'au lendemain, ou quand on en a besoin.

        L'utilisation du solaire pour chauffer les maisons est raisonnable et s'est d'ailleurs répandu en Allemagne. Il est plus efficace d'intégrer ce chauffage solaire dans une maison solaire active, tenant compte de tous les moyens de capter l'énergie solaire et de la conserver par une bonne isolation et une bonne inertie thermique. La plupart des chauffages solaires actuels doivent être complétés par des chauffages électriques ou au gaz pour remédier à l'intermittence du rayonnement solaire.

Production d'électricité par du solaire thermique

       Le but de la promotion du renouvelable n'est pas de sauver le climat mais de rendre captifs les clients ayant installés des systèmes de production électrique au gaz. On constate que les subsides les plus intéressants ne s'adressent qu'à la production d'électricité par du solaire, pas à la production de chaleur, ce qui renforce l'interprétation que la politique énergétique est destinée à aider les producteurs de gaz naturel.

      Les centrales à réflecteurs utilisent normalement des miroirs arrangés pour former des concentrations paraboliques vers des tuyaux de chauffage. La centrale solaire fonctionne alors comme une centrale thermique classique où la chaudière est remplacée par le réseau de tubes passant devant les réflecteurs. Le prix d'investissement de la partie après la chaudière serait donc comparable si l'énergie n'était pas intermittente. Il faut, par rapport aux centrales à flamme, que les économies de combustible compensent l'augmentation des charges financières et les pertes de transport.

Le projet TREC au Sahara

      Des projets d'énergie renouvelable installent des centrales solaires dans le Sahara et transportent le courant jusqu'en Europe (voir le projet TREC plus loin)

     Les centrales solaires thermiques ne se sont pas encore généralisées après de nombreux essais de prototypes aux États-Unis et en Espagne et les coûts des projets subsidiés n'ont pas attiré des investisseurs avec des subsides supérieurs à ceux de l'éolien.

       Les investissements sont très élevés et les territoires sans nuages sont en territoire potentiellement instable. Israël a déjà développé un peu cette technologie.

        Les endroits où le soleil brille de façon presque permanente, dans les déserts et autour de la Méditerranée, sont loin des endroits où l'énergie est nécessaire (projet TREC). Il faut donc payer le prix de transport. Aucune centrale financée par la recherche n'a encore démontré la rentabilité du procédé même en incorporant les externalités d'absence de gaz à effet de serre. Ces contraintes rendent actuellement le solaire non compétitif pour produire de l'électricité.

Rendement du solaire intermittent du Sahara

     Le principal handicap de l'intermittent est l'absence de solution réaliste pour stocker l'énergie électrique alors qu'on peut stocker l'énergie calorifique d'une maison pendant un nuit (le meilleur moyen est de garder de l'eau chaude dans des accumulateurs isolés). Pour stocker de l'énergie électrique, le seul moyen pratique est celui des stations de pompage qui sont difficiles à installer dans le désert par manque d'eau.

      Il est possible de stocker l'énergie calorique des centrales solaires thermiques sur 18 h entre la fin du jour et le début du suivant mais la transformation en électricité du calorique à basse température a un faible rendement. Elle ne permet pas de stocker assez de calories entre les périodes de ciel couvert et de ciel bleu. Un meilleur moyen serait des stations de pompage mais on ne peut pas les installer dans des pays ayant un ensoleillement presque permanent et pas d'eau. Il faudrait transporter l'électricité de jour (avec de lignes utilisées pendant 30 % du temps) et installer des stations de pompage au centre de l'Europe, une solution au rendement faible. Il faudrait stocker l'électricité après l'avoir transporté sur des milliers de km en perdant 30% de l'énergie pour le transport puis 30 % de ce qui reste pour le stockage : (au total [1-(1-0,3)2)=] 50 %. Le problème de rentabilité s'ajoute aux problèmes techniques.

L'investissement responsable

     Des idéalistes ne comprennent pas qu'il faut du capital (et donc être déjà riche) pour réaliser ce qui est un progrès désiré. Il ne voient donc pas que l'on est contraint de réaliser d'abord ce qui a le plus intéressant rapport coût/bénéfice. Ils sont comme ceux qui se rendent compte que la terre pourraient nourrir encore plus d'hommes et qui croient que ce sont les méchants qui empêchent qu'ils soient nourris à leur faim.

       Des investissements pour la production éolienne ne sont pas socialement responsables car aucun calcul économique ne la rend actuellement rentable. Seuls des investissements pour des recherches sur le vent (stockage d'énergie intermittente, études sérieuses sur l'effet psychologique du bruit, résistance des pales, génération d'énergie réactive, transport du courant intermittent, prévision de vent) sont actuellement valables.

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