Le Soleil-Divinité
Il y a des milliards d’étoiles dans notre Galaxie, la Voie lactée. Trop petites ou lointaines, trop faibles en rayonnement ou cachées par d’épais nuages de poussières, la grande majorité d’entre elles nous échappent. Le Soleil, c’est l’étoile d’exception. C’est la plus près de la Terre, 109 fois plus grosse qu’elle. A son zénith, par temps clair, elle brille de mille feux à nos yeux. Vénéré, déifié, le Soleil est le point de convergence de toutes les fascinations à travers les millénaires.
Que ce soit dans la Chine de l’âge de bronze, l’Egypte antique, ou encore chez les Incas dans l’Amérique précolombienne, les peuples lui vouaient une véritable adoration. Des autels, des mégalithes, des temples instituaient son culte. Observé, étudié, le Soleil se révèle à nous. Par leurs découvertes, Aristarque de Samos, savant grec du IIIe siècle av. J.-C., Copernic, astronome polonais du XVIe siècle, ou Galilée, mathématicien italien du XVIIe siècle, ont apporté des éléments de compréhension décisifs.
Notre connaissance du Soleil ne cesse de progresser grâce à des Observatoires astronomiques sur Terre, et à des sondes spatiales missionnées en éclaireur. En 2018, la NASA a envoyé le satellite Parker Solar Probe plonger dans l’atmosphère du Soleil, dans sa partie la plus externe, appelée « la couronne solaire ». L’engin de 685 kg, protégé par un bouclier thermique va de façon inédite « toucher » le Soleil, au plus près de ce que permet la technologie d’aujourd’hui. Tatoué sur une partie du corps, photographié à son lever et à son coucher, dessiné dès la prime enfance, disque plein et chevelure de rayons jaunes éclatants, le Soleil fait partie intégrante de nos vies. L’importance donnée à cet astre traverse le temps. Le Soleil alimente encore toutes sortes de légendes et de mythologies.
Le Soleil-Boule d’énergie
Le Soleil est une énorme boule de gaz chaud qui produit de l’énergie et qui rayonne. Il est né il y a près de 4,6 milliards d’années, d’un nuage interstellaire gigantesque composé principalement d’hydrogène, d’hélium et d’autres gaz en petites quantités. Les scientifiques ont estimé que le Soleil en était à la moitié de sa vie.
Dans son noyau, il ne cesse de transformer des millions de tonnes d’hydrogène en énergie, qui mettent un million d’années à rejoindre la surface de l’astre. De là, cette énergie rayonne sous forme de lumière. Elle voyage alors à travers la couronne solaire, l’espace, l’atmosphère de la Terre, et arrive à nous, en 8 minutes ! Les couleurs de l’arc-en-ciel donnent à voir ces particules sans masse, porteuses d’énergie (appelés photons). Il y a notamment des vertes et des violettes, des bleues, deux fois plus énergétiques que des rouges.
La lumière visible n’est même pas la moitié de l’énergie que nous envoie le Soleil. Il faut rajouter un peu d’infra-rouge, de l’ultra-violet, et les ondes radio. Avant que le géant ne refroidisse, une fois tout son hydrogène consommé, il continuera à produire de l’énergie pendant les 5 prochains milliards d’années.
Le Soleil est un gisement énergétique faramineux. Tous les êtres vivent en symbiose avec cette boule d’énergie. L’astre est suffisamment éloigné pour autoriser sur Terre la coexistence de formes solides, liquides et gazeuses.
Il est assez près pour nous faire bénéficier de sa chaleur et de sa lumière. Dans le spectre solaire reçu par la Terre, l’infra-rouge procure de la chaleur, le visible sert à la croissance des êtres vivants, des arbres, des plantes, des microbes, … Le rayonnement ultra-violet pigmente et brunit la peau, voire nous brûle (on parle alors de « coup de Soleil ») et élimine certaines bactéries.
Dépense et enjeu énergétique
Les organismes vivants sur Terre sont constitués d’un même maillon élémentaire : la cellule. Nous dérivons d’être vivants microscopiques, de bactéries primitives apparues il y a 3,5 Milliards d’années dans les Océans du globe. La cellule, c’est l’unité fondamentale structurale et fonctionnelle qui nous relie. Des microbes n’en ont qu’une. Les Hommes en possèdent 200 types différents. Se diviser, fabriquer et sécréter des molécules, se déplacer, se contracter … Chaque cellule biologique « convertit » de l’énergie, pour construire sa propre matière et se maintenir en vie. En entrée, elle s’alimente en « carburants » qu’elle « dégrade » à son profit.
La dépense d’énergie varie selon les organismes, et dépend du climat dans lequel ils évoluent. Chez l’Homme, cellules nerveuses, cellules du tube digestif, cellules osseuses, cellules musculaires, … toutes ont besoin d’énergie. Notre corps en alloue de façon automatique et inconsciente aux grandes fonctions biologiques suivantes : grandir, respirer, maintenir sa température, se réparer. L’« énergie basale » est la dose minimum quotidienne dépensée, pour survivre au repos.
Dans l’environnement naturel, s’additionnent d’autres dépenses tels que, digérer notre alimentation, bouger, nous reproduire, raisonner, disons … vivre ! Et le désir des Hommes s’est sophistiqué. Alors que tout organisme consomme le « juste nécessaire », l’Homme se distingue. Se nourrir, se vêtir, se déplacer, apprendre, communiquer …
Derrière chaque verbe d’action, il a remplacé son effort par des machines : machines-outils, machines roulantes et volantes, machines électroniques, machines virtuelles, … En entrée, ces dernières ont besoin d’être alimentées en carburants qu’elles dégradent, aux profits des Hommes.
Dans un environnement « artificiel », les besoins énergétiques ont augmenté. Se déplacer avec l’aide des muscles de nos jambes, ça coûte en énergie. Voyager par avion, et la facture explose ! Désormais, même des efforts anodins, comme envoyer un email ou « liker » sur un réseau social, et le coût énergétique s’emballe.
L’énergie solaire – l’essence lumière
Depuis des temps immémoriaux, une Vie « intra terrestre » se développe à l’écart du Soleil. On ne comprend pas encore le mécanisme de survie à long terme de ces micro-organismes, mais ils sont là. Ils ont évolué séparément de la vie en surface, se nourriraient d’hydrogène et de méthane.
A défaut de nutriments, ils ne se déplacent pas, ne se reproduisent pas, ne se réparent pas. Ils font partie de la biomasse. Ils utilisent toute leur énergie à survivre, dans les entrailles de la Terre. Pour tous les autres organismes, la chaleur et l’énergie solaire sont partagées entre l’ensemble des êtres vivants sur Terre.
Avec toutes sortes de stratégies évolutives, ils les captent directement ou indirectement, pour leurs besoins. La chaleur et l’énergie solaire sont l’essence de la Vie. L’Homme jouit de bien de commodités de la Terre pour récupérer de l’énergie au profit de son évolution. Aujourd’hui son « carburant » s’est diversifié : il peut être vivant ou inerte, naturel ou fabriqué. Pour s’alimenter, il a raflé la mise. L’énergie est transmise du mangé au mangeur, sans trop de déperdition. Le stock remonte dans la chaîne d’alimentation.
L’homme a gagné une position de choix, il est devenu super-prédateur. Pour nourrir ses machines, l’Homme du XXIe siècle saisit l’énergie où elle se loge : dans la combustion de pétrole (énergies fossiles), dans la fission d’atomes d’uranium (énergies nucléaires dites énergies fissibles). En fracturant leurs noyaux, on crée de la chaleur, qui sera transformée en vapeur, puis en électricité. En faisant croître les végétaux qui se sont accumulés pendant des millions d’années, la chaleur solaire est à l’origine de la plus puissante des sources d’énergie accessible que l’on ait utilisée.
Dans les couches superficielles de la croûte terrestre, confinées et compactées, d’anciennes lumières solaires nous offrent du charbon, du pétrole et du gaz naturel. Cette énergie solaire fossilisée, naturelle et inerte, est l’essence des machines. Par sa combustion, nous en dépendons totalement. C’est l’essence de nos modes de vies, jusqu’à présent. L’homme en est devenu super-accro.
Tous énergivores ! Cop, Cop, Cop
La matière organique présente une unité chimique, de l’eau et des molécules à base de chaînes carbonées. Le pétrole est issu de ce substrat vivant, transformé au fil des temps géologiques. Quand il y a combustion, des gaz s’échappent et se recombinent pour former notamment du dioxyde de carbone (CO2).
Dans les années 1980, à mesure que de nouvelles études scientifiques confirmaient les précédentes, on a compris que ces émissions massives allaient poser problème. La réalité de la prise de conscience actuelle : celle d’une véritable menace existentielle. L’effet de serre est un phénomène naturel. Il permet une température moyenne d’environ 15 °C à la surface de la Terre, au lieu de -18 °C s’il n’existait pas. Toutefois ce phénomène est amplifié par les activités intensives humaines.
Les gaz émis dans l’Atmosphère, principalement par les combustions de pétrole des voitures, et de charbon des usines, restent en suspension, et s’ajoutent à l’effet de serre. C’est un phénomène d’accumulation dans l’Atmosphère de gaz avec, en majorité du dioxyde de carbone CO2, mais également du méthane CH4, du protoxyde d’azote NO2, des fluorocarbures CFCs et HFCs, … Piégée, la Terre se réchauffe. Deux mécanismes d’échanges de CO2 existent : entre l’Atmosphère et l’Océan et avec le végétal à travers la photosynthèse. Ces protections naturelles historiques agissent comme des remparts contre le changement climatique. Avec le taux d’émissions de gaz à effet de serre, déjà en présence, l’équilibre est rompu.
Par un cercle vicieux, ces pompes biologiques régulent moins : l’Océan se réchauffe et peine à diluer le CO2 et avec la sècheresse, les forêts s’embrasent, libérant ainsi du CO2. De la même façon le permafrost, ce sol gelé « en permanence » dans les régions de hautes montagnes et polaires est en train de fondre. C’est la première fois depuis la fin du dernier âge glaciaire, soit il y a 11 000 ans. Sa matière organique carbonée libère du CO2 et du NO2, dont la capacité de réchauffement est 300 fois supérieure à celle du CO2.
En cascade, les capacités de stockage naturelles diminuent, en même temps que des gaz sont relâchés, contribuant au réchauffement continu du climat. COP 21, COP22, … et COP 25 en décembre 2019 à Madrid. COP pour « Conference of the Parties », comme autant de SOS. A la fin de l’année dernière, en synchronicité ou en « coïncidence significative », la ville de Sydney était plongée dans des fumées toxiques. En Australie, les sécheresses à répétition, accentuées par des chaleurs extrêmes, provoquent des feux de brousse, plus fréquents et intenses.
La pression sur les écosystèmes est forte et ces incendies dévastateurs donnent à voir le bouleversement climatique. La COP prévoit un bilan mondial en 2023. Son leitmotiv : fixer des objectifs « universels et contraignants » pour limiter le réchauffement terrestre. Les 20 prochaines années sont déjà écrites. En effet, les gaz émis actuellement s’additionnent aux gaz en présence et continueront de réchauffer la Terre. Leur durée de vie est pour certains d’environ 100 ans.
Nous faisons face à un défi majeur, sans précédent : préserver l’habitabilité de la Planète, notre Planète. Imaginer, tester, mettre au point et déployer des solutions faisables et appropriées, telle est l’ambition de la transition énergétique. Par un cercle vertueux, c’est abandonner les énergies historiques carbonées (pétrole, charbon, et gaz naturel), combustibles fossiles polluants et limités, au profit d’énergies plus propres et inépuisables.
C’est passer d’un système « qui marche bien » à un système basé sur des innovations technologiques et valorisant de nouvelles formes de connaissances. L’énergie solaire fait partie de ces énergies de substitution, renouvelables, du XXIe siècle. Elle est propre en termes de CO2, et inépuisable à l’échelle humaine. Elle est promise à un grand avenir.
Le soleil domestiqué
Durant plus de 99 % de son histoire, l’Homme a utilisé sa propre force pour se nourrir et se déplacer, assisté de quelques outils élémentaires. Avec la découverte du feu, la combustion de végétaux comme le bois, couvre ses nouveaux besoins énergétiques. Bien plus tard, des animaux de trait, et des moulins à eau et à vent rudimentaires, l’assistent dans ses ambitions.
A l’échelle de ces Hommes, toutes les ressources sont renouvelables, « bio » et illimitées. Sur le moins d’1% actuel, porteur de progrès intenses et vertigineux, la population mondiale ne cesse d’augmenter et nos besoins énergétiques explosent. Des machines de plus en plus sophistiquées, nécessitent du carburant « électricité » pour alimenter d’autres machines, capables de répondre à nos besoins immédiats. La Terre abritera 10 milliards d’Hommes en 2050. Les ressources fossiles s’épuisent.
Abondants dans la croûte terrestre, ces stocks naturels sont pourtant limités. A-t-on atteint le « peak oil », autrement dit le moment de référence où la production de pétrole est maximale ? A 5 ou à 10 ans près, peu importe. C’est devoir se préparer au déclin progressif des réserves de l’or noir dans le sous-sol terrestre qui compte ; et ceci avant de subir un sevrage mondial, brutal car non-anticipé. Le pétrole, le charbon et le gaz naturel mettent des millions d’années pour se former.
Ils se renouvellent, mais leur vitesse de création n’est plus du tout compatible avec nos appétits de développement. Le Soleil est un astre producteur et émetteur d’énergie. L’énergie solaire arrive sur Terre bien plus vite qu’on ne l’utilise : à l’échelle de l’Homme et de sa consommation, c’est une énergie renouvelable. Les principales technologies solaires actuelles exploitent deux formes d’énergie du Soleil, à savoir la chaleur et la lumière, et cela, de plusieurs façons. Avec certains types de panneaux solaires on produit soit de la chaleur (énergie solaire thermique dite passive) soit de l’électricité. A son tour la chaleur peut être transformée en électricité, par l’intermédiaire de turbines (énergie solaire thermodynamique).
Jusqu’à aujourd’hui, il était difficile de récupérer l’énergie du Soleil et de la transformer directement en électricité, de la stocker et de la transporter. L’originalité de l’énergie solaire photovoltaïque est de transformer directement la lumière en électricité, avec des cellules électroniques qui réagissent aux rayons du Soleil.
Pour produire une quantité intéressante d’électricité, ces cellules photovoltaïques, sont reliées entre elles dans un module. Puis les modules sont regroupés pour former des panneaux solaires. Ainsi, on additionne les courants électriques générés.
L’énergie solaire photovoltaïque s’inscrit dans un grand mouvement de fond, dite d’énergie solaire active. De balbutiements de recherche en promesses industrielles, cette façon de produire et de consommer de l’énergie se répand dans le Monde. Sur des ailes d’avions, des routes, des toitures de bâtiments ou chez des particuliers, sur des vêtements, la cellule photovoltaïque accroît son territoire.
L’ère du photovoltaïque
En 2020, la production d’énergie hydraulique représentera comme en 2019, aux alentours de 3% de l’énergie mondiale. Sa répartition est globalement homogène par continent dans le monde. Elle est la première source d’énergie renouvelable. Le solaire photovoltaïque ne représente qu’un pouillème. Les énergies fossiles dépassent les 80%. Les réserves de pétrole, de charbon et de gaz naturel s’amenuisent. A cause des émissions polluantes, la Terre se réchauffe. D’ici 2050, mettre fin à l’ère des énergies fossiles est très utopique, au vu de leur suprématie actuelle. Pour « transitionner » à une vitesse suffisante, cela exige de faire des choix de société, basé sur un consensus scientifique. Agir en faveur de la montée en puissance de l’énergie solaire photovoltaïque, c’est rester en croissance. Dans un élan digne et positif, c’est vouloir préserver notre Bien commun, la planète Terre. Des exploits tracent la voie et démontrent sa viabilité, tant technologique qu’économique.
Une sonde d’exploration spatiale. Délivrer des données scientifiques majeures. Pour étudier le Soleil, le satellite Parker Solar Probe a été équipé de deux panneaux solaires photovoltaïques. Pendant sa mission, ils assurent à l’engin spatial, une autonomie complète.
Une route solaire expérimentale. Remplacer des sols déjà revêtus d’enrobés, issus de la pétrochimie, par de nouvelles surfaces routières, à base de granulats de verre spéciaux. Un kilomètre de route avec des panneaux solaires photovoltaïques, peut produire l’électricité nécessaire pour alimenter l’éclairage public d’une ville de 5000 habitants. Des recherches avancées sont menées par Colas, leader mondial de la route, et l’INES, l’Institut National de l’Energie Solaire.
Un avion photovoltaïque pour un tour du Monde. Propulser un avion sans carburant. Plus de 17 000 cellules photovoltaïques conçues par SunPower (filiale du groupe Total) ont équipé Solar Impulse. L’aérostier-psychiatre Bertrand Piccard et l’ingénieur-pilote militaire André Borschberg, les deux concepteurs et pilotes suisses ont permis une belle avancée pour l’aéronautique. Des bateaux exploratoires. Observer les effets du réchauffement climatique. Pour son expédition polaire, la navigatrice et sportive Anne Quéméré a collaboré avec le CSEM (Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique). L’Energy Observer est un projet initié par le capitaine Victorien Erussard et l’explorateur Jérôme Delafosse. Ce premier navire à hydrogène embarque deux types de technologies de panneaux photovoltaïques développés respectivement par SunPower et l’Institut National de l’Energie Solaire (l’INES). Pour ce tour du Monde, la société Air Liquide est en soutien scientifique et technologique.
Des vitres, des façades et des toitures remarquables. Equiper des édifices d’utilité publique et des bâtiments à finalité industrielle, avec des modules photovoltaïques. Il y a la méthode BAPV (Building Applied Photovoltaics), qui consiste à poser des modules sur des surfaces existantes, par surimposition. La société Armor a choisi une méthode audacieuse, dite BIPV (Building Integrated Photovoltaics). Sa technologie brevetée ASCA® offre une solution intégrée aux bâtiments. Armor produit ainsi des films photovoltaïques organiques transparents ou de couleurs, ultralégers et souples. Cela peut servir, par exemple, sur des façades de gratte-ciels. Dans l’industrie de la construction, toutes ces initiatives remarquables, amènent l’idée d’un nouveau standard dans l’architecture.
Des objets connectés autonomes. Rendre autonome en énergie, toutes sortes d’objets dans le domaine des micro-puissance, tels les objets connectés. Grâce à sa technologie LAYER®, Dracula Technologies s’inscrit dans une philosophie d’innovation frugale, par récupération d’énergie de la lumière ambiante (aussi bien des photons naturels que de la lumière artificielle).
Des lieux d’installations hors-norme. Concevoir un mur végétalisé dépolluant, équipé de panneaux solaires photovoltaïques. Tenesol et Canevaflor l’ont fait. Coupler des installations de panneaux avec des terres agricoles, comme au-dessus de rizières au Japon. Vive l’agrivoltaïque !
Des vêtements solaires. Penser de nouvelles formes d’interaction entre le corps, le vêtement et l’environnement qui nous entoure. La styliste néerlandaise Pauline Van Dongen a conceptualisé et créé une « chemise solaire ». Le vêtement intègre 120 cellules solaires à couches minces, combinées en modules, grâce à une technologie d’interconnexion, favorisant l’intégration de l’électronique dans les tissus. Ce textile récupérateur d’énergie solaire permet de recharger son smartphone ou tout autre objet basse-consommation et offre de nouvelles expériences.
Des œuvres d’art. Imaginer et créer des œuvres d’art, productrices d’énergie. Une fresque intégrant 19 panneaux solaires éclaire un tiers des collections du Laténium, le plus grand musée archéologique de Suisse. Le CSEM et l’incubateur d’idée Art-Science-Society Compaz ont réalisé une prouesse technologique et artistique. Les cellules photovoltaïques se font oublier au profit d’une image haute définition, tout en laissant passer suffisamment de lumière pour produire de l’électricité. Les panneaux solaires s’installent pratiquement partout. Ils peuvent fournir de l’électricité, au plus près de la demande. Tout azimut, des innovations convergent autour d’eux, pour les rendre encore plus efficients. Focus « surfaces actives » des modules photovoltaïques. Certaines innovations permettent aux panneaux de suivre la course du Soleil, d’autres tirent parti de l’éclairement en face arrière du panneau. Focus « batterie » pour stocker de l’énergie. Ceci pour réduire l’ « énergie fatale », celle qui serait perdue, si on ne l’utilise pas, au moment où elle est disponible.
Focus « réseaux intelligents » ou « Smart-Grids » pour rendre plus performant le transport de l’énergie. Focus « Intelligence Artificielle », pour piloter de plus en plus finement les installations et apporter de la flexibilité électrique. Focus « énergie grise ». C’est vouloir limiter la quantité d’énergie qui a été nécessaire au cycle de vie d’un produit (notamment durant son process de fabrication), à l’exception de son utilisation. On estime celle des panneaux de 2 à 3 ans. Ensuite, ils génèrent une énergie propre durant au moins 25 ans. Focus « recyclabilité ». Les filières de recyclage s’organisent.
Focus « Souveraineté ». Certains font des efforts pour n’utiliser aucun métal terre rare. Leur extraction et leur raffinage sont problématique et ces matériaux sont au cœur d’enjeux géostratégiques. Ces focus et mises en œuvre concrètes tiennent leurs promesses. En perfectionnant tous les étages de la chaîne photovoltaïque, les rendements sont meilleurs et les coûts baissent. L’énergie solaire photovoltaïque peut rivaliser avec les énergies fossiles, toujours bien ancrées dans nos sociétés. Elle peut être déployé à grande échelle, avec une large acceptabilité sociale. L’énergie solaire photovoltaïque est déjà une énergie compétitive.
Dans la cellule solaire
La matière première « lumière du Soleil », est inépuisable pour nous, et disponible partout dans le Monde. La quantité reçue sur Terre est variable, selon les pays, les saisons, et la journée. L’ensoleillement en Suisse est suffisant pour être rentable. Le nord de la Somalie, la péninsule du Sinaï, l’intérieur de l’Australie, font partie des localisations les mieux dotées. « Une seule heure de Soleil reçue sur Terre, c’est 7000 fois plus d’énergie que celle consommée en électricité par l’Humanité en un an », dixit Pere Roca i Cabarrocas, directeur scientifique de l’Institut Photovoltaïque d’île de France (IPVF). C’est l’un des moyens les plus prometteurs de s’attaquer aux problèmes énergétiques actuels.
Encore faut-il savoir récupérer cette lumière au formidable potentiel énergétique, la transformer en électricité, la stocker, et enfin la distribuer au plus près du besoin. Des chercheurs du monde entier travaillent ainsi à développer toute une chaîne de technologies pour couvrir l’ensemble des besoins. Ils innovent principalement dans les capteurs solaires, les batteries et les réseaux intelligents. Récupérer, transformer, stocker, distribuer de l’énergie à leur profit, sont des séquences universelles intégrées à toutes les cellules vivantes ; aussi diverses soient-elles, des bactéries unicellulaires (de type Escherichia coli) comme des organismes multicellulaires (tels que le roseau, la baleine ou l’Homme). Dans la nature, chacun sa méthode.
Exposées à la lumière, les cellules des feuilles des plantes absorbent l’énergie solaire et la transforment en énergie chimique. En présence d’eau, puisée dans le sol par les racines et de dioxyde de carbone (CO2) de l’air, les « cellules chlorophylliennes » réalisent la photosynthèse. Elles produisent de la nourriture, soit du glucose, qui est distribué depuis les feuilles, dans toute la plante, pour servir son développement. Certains scientifiques, proches du domaine de la photo-électrochimie, s’inspirent du processus par lequel les plantes fabriquent leur propre « carburant » en utilisant la lumière du soleil, le CO2 et l’eau, avec des dispositifs de photosynthèse artificielle.
Soumises à une source de lumière, de petites machines électroniques de la taille d’un timbre, appelées « cellules solaires » produisent de l’électricité, grâce à l’effet photovoltaïque. Le terme imagé de « cellule » est emprunté au Vivant. En électronique, on parle plutôt de capteurs solaires, de photopiles ou encore de photodiodes à large surface d’exposition. Et dans le jargon des chercheurs spécialisés, le nom peut se complexifier très vite : cellule solaire bifaciale de type n i-TOPCon, cellule solaire triple-jonction III-V/Ge, … car les recherches foisonnent ! S’inspirant de processus naturels, les chercheurs échafaudent des photopiles qui rivalisent d’ingéniosité. L’idée est de réaliser un « feuillage artificiel », mimant la photosynthèse des plantes.
Une application des résultats de la physique quantique ondulatoire, la théorie des semi-conducteurs, va leur permettre de mettre au point les matériaux recherchés ; des matériaux capables d’absorber les photons de la lumière et de convertir cette « photo énergie » en énergie électrique utilisable.
Dans le monde invisible de la matière dite baryonique, protons, neutrons, électrons, photons peuvent interagir entre eux. Ces phénomènes de collision sont largement exploités.
Pour déclencher l’effet photovoltaïque, les chercheurs vont faire se choquer des photons du Soleil avec des électrons de matériaux semi-conducteurs. Les photons du Soleil n’ont pas de masse, par contre ils portent en eux un quantum d’énergie, variant selon leur type « bleu », « vert », « rouge » « proche rouge ». Lorsqu’ils arrivent au contact de la cellule solaire, ils peuvent soit être déviés, soit la traverser, soit être absorbés par elle. Seuls les photons absorbés contribuent à l’effet photovoltaïque. Ce dernier n’est pas une combustion, donc il n’émet pas de gaz à effet de serre. L’énergie des photons absorbés peut déloger des électrons, au cœur de la matière semi-conductrice ; et provoquer en cascade des déplacements de charges électriques.
D’un point de vue électronique, les électrons sont des charges négatives et les « trous », sont des charges positives, constituées par l’absence d’un électron. Le mouvement de ces paires « électron-trou », donc de ces charges, génère un courant électrique dans le matériau semi-conducteur. Ce dernier conduira d’autant mieux le courant, qu’il possèdera de paires « électron-trou ». Par confinement quantique, des paires peuvent se reformer, et dans ce cas-là, on perd des porteurs de charge.
Le rendement énergétique diminue. De meilleurs rendements énergétiques, c’est déjà piéger une plus grande quantité de lumière. Quand la photosynthèse assure des rendements de 3%, les cellules artificielles avoisinent 15-24%. Avant, les plantes se contentaient d’utiliser les seuls pigments verts de chlorophylle présents dans la tige. Les feuilles sont une adaptation biologique, destinée à accroître la quantité d’énergie / de rayonnement solaire utilisable pour la photosynthèse. Dans le même élan, les chercheurs vont empiler des couches, densifier leur structure « feuillage », faire des couplages entre plusieurs matériaux, structurer les surfaces, limiter les discontinuités aux interfaces et jonctions entre les couches.
Pour limiter les recombinaisons de porteurs, les chercheurs vont habilement diriger les charges dans le matériau pour guider respectivement les électrons et les trous vers « leurs portes de sortie » respectives, de la cellule. Dans ces épaisseurs sculptées et aux propriétés bien étudiées, les charges sont canalisées, séparées, accélérées selon l’effet recherché. La charge voyage ainsi dans un univers semé d’embûches et remonte dans le matériau comme elle peut. Les chercheurs contrôlent sa progression, tantôt lui font remonter des collines, passer dans des tunnels, traverser des « couloirs », en essayant de baliser le chemin le plus court possible.
Alors que seules les radiations rouges sont absorbées par la chlorophylle, le spectre d’absorption des cellules solaires est large; du fait même de la nature des bandes d’énergie des matériaux semi-conducteurs. Quand la photosynthèse ne marche qu’en lumière naturelle, des types de cellules solaires marchent très bien en lumière artificielle. Quand toutes les protections sont assurées par la Nature, les feuilles et ses diverses membranes, les chercheurs planchent sur des enrobages d’encapsulations. Il s’agit de lutter contre le vieillissement prématuré des cellules artificielles, et d’éventuelles dégradations. C’est les protéger de la chaleur, de l’humidité, de la pluie, de la neige, des rayonnements ultraviolets, des poussières, de la corrosion, des chocs mécaniques, …
Le Silicium, est l’élément semi-conducteur le plus courant ; de symbole chimique Si. C’est un matériau abondant à la surface de la Terre, puisque présent dans le sable, sous forme de silice et de silicates. Il constitue la base de la très grande majorité des circuits électroniques actuels (diode, transistor, thyristor, …) et des cellules solaires. Le marché de l’énergie photovoltaïque actuel est principalement dominé par les technologies à base de silicium cristallin.
D’autres semi-conducteurs sont utilisés comme le Germanium, ou des alliages, le Tellurure de Cadmium (CdTE) ou le Cuivre-Indium-Gallium-Sélénium (CIGS). Plus récemment, un autre semi-conducteur monte en puissance : le Pérovskite. Ce cristal de synthèse s’ajoute à la liste des semi-conducteurs possibles. Sa matière constitutive, ses électrons et leurs propriétés, intéressent tout particulièrement les chercheurs.
Il existe pléthore de travaux sur les cellules solaires photovoltaïques. Parmi les milliers de chercheurs en cellules solaires photovoltaïques, voici trois curieux, trois scientifiques acharnés, et soucieux du détail.
Anatole Desthieux est doctorant en thèse CIFRE avec le Laboratoire de Physique des Interfaces et des Couches Minces (LPICM) et l’entreprise EDF. L’objectif de sa thèse est de développer des couches de passivation par PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), basées sur l’empilement SiO2/poly-Si dopé. Il étudie les propriétés électriques, physiques et chimiques (composition, morphologie, conductivité etc.) des couches développées. Il vise à développer des cellules dites bifaciales, c’est-à-dire pouvant collecter les rayonnements lumineux en face avant et en face arrière de la cellule solaire.
Frédéric Sauvage a travaillé à l’EPFL à Lausanne en Suisse, dans le laboratoire de Michael Grätzel sur des cellules solaires à pigment photosensible. Il est aujourd’hui directeur de recherche au CNRS et co-fondateur de l’entreprise G-LYTE. En partant de cellules solaires organiques, il s’attache à lever les principaux verrous technologiques, pour créer de futurs panneaux solaires transparents. Josua Stuckelberger a travaillé dans le groupe du Professeur Christophe Ballif à l’EPFL à Lausanne, où il a développé des contacts passivants transparents, pour lesquels il a obtenu son doctorat en science des matériaux. Il a ensuite rejoint, en tant que chercheur associé, l’équipe du professeur Daniel Macdonald, à l’Australian National University (ANU) à Camberra en Australie. Depuis octobre 2018, il dirige la collaboration avec la société Jinko Solar pour l’intégration des contacts de passivation à l’industrie. Ces chercheurs en cellules solaires photovoltaïques « travaillent la matière pour interagir avec la lumière ».
Joël Chevrier, enseignant à l’Université de Grenoble Alpes parle alors de l’artiste Pierre Soulages, adepte d’un art qui explore la lumière dans l’espace à travers des surfaces peintes en noir si complexes, les Outrenoirs. Le professeur de physique fait également le parallèle avec les scientifiques. « Nous ne touchons à la lumière que par la matière. Nos yeux même absorbent la lumière pour que nous puissions voir […]. Il s’en suit une multitude de matériaux et de dispositifs qui permet de mettre en œuvre ce couplage entre la lumière et la matière. Ils sont toujours plus fantastiques mais jamais parfaits, toujours limités, jamais ultimes ». Les recherches sur les cellules solaires photovoltaïques sont en pleine effervescence.
Dernièrement, une étude révolutionnaire trace la voie vers de nouveaux matériaux à base de nitrure. Ils peuvent posséder des propriétés uniques et avoir des applications potentielles, telles celles de semi-conducteurs. L’exploration de nouveaux espaces chimiques font espérer d’encore meilleurs rendements énergétiques. D’autres recherches sur la photosynthèse artificielle sont tout aussi enthousiasmantes. Une étude très récente du PNAS menée par le Berkeley Lab a permis de découvrir de nouvelles connaissances sur la façon de mieux contrôler l’oxyde de cobalt, l’un des catalyseurs les plus prometteurs pour la photosynthèse artificielle. La technique est similaire à la façon dont le tétramanganèse, un catalyseur métal-oxygène de la photosynthèse naturelle, se protège de l’autodestruction en se cachant dans une poche de protéine. La recherche est pleine de ressources !
Trajectoire 30-30-30
De façon inégalitaire chaque année, nous consommons à crédit. Nous dépensons plus à notre profit, que ce que la planète peut renouveler en matières. En 2019, l’Humanité a consommé toutes les ressources, que la Terre produit annuellement, au 29 Juillet. C’est le « jour du dépassement » mondial. Notre folie bouleverse le climat. Le réchauffement est si rapide, qu’il ne nous laisse pas le temps de s’adapter : +2°C, +3,5°C, +5°C … +6,4°C en moins de 80 ans, si rien n’est fait.
La température moyenne actuelle de 15°C atteindrait donc 21,4°C en 2100. C’est faire face à des risques de plus en plus élevés, de pénuries d’eau, de perte de sécurités alimentaires, et de dégradation de nos futurs. A ce rythme, on estime que d’ici la fin du siècle, 74% de la population mondiale sera soumise à une canicule potentiellement mortelle. Le Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC) produit régulièrement des synthèses qualitatives.
Regroupant de nombreuses disciplines (astrophysiciens, océanographes, glaciologues, biologistes, physiciens des particules, …), ces rapports sont très précieux. Sur la base de constats scientifiques avérés, le mot d’ordre est clair : « Chaque demi-degré compte. Chaque année compte. Chaque action compte ». L’énergie n’est pas un bien comme un autre. Nos modes de vie du XXIe siècle en dépendent totalement. Stabiliser le réchauffement anormal de la surface de la Terre, c’est impératif. Cela implique de questionner les fondements même de nos sociétés industrielles de consommation. Développer le solaire doit nécessairement s’accompagner d’une réflexion sur la sobriété énergétique.
Desserrer l’étreinte du réel et rêver très fort. « Donner toute notre énergie » à cette réalité fragile qu’est un rêve éveillé. Repenser notre souveraineté énergétique, comme une liberté décidée ensemble. Faire foisonner les collaborations qui font sens. Nouer de nouvelles solidarités. Additionner nos forces, à l’échelle de l’individu, de la famille, de communautés citoyennes, de collectivités, d’entreprises, de pays. Avant que nos destins et ceux de nos enfants et petits-enfants ne nous échappent.
Changer nos comportements. Moins et mieux consommer. Ne pas se décourager. Être en capacité de lutter contre le désastre annoncé. Y être stimulé. Nos corps et nos cerveaux ne sont pas seulement marqués par le passé. Ils sont constamment façonnés par notre façon d’envisager l’avenir. Alors enchantons-le avec des récits inspirants ! Les avertissements et les menaces ont un très faible impact sur notre propension à changer. Alors jouons sur nos biais psychologiques connus, qui incite à passer à l’action. Trois leviers positifs : par comparaison, par récompense à court terme, et par suivi de progrès.
Une démarche parmi des milliers donne à voir et à penser l’urgence climatique de façon positive. En marge de tout accord contractuel officiel, l’année de la COP21, les principaux Instituts de Recherche internationaux en photovoltaïque solaire se lancent un défi de taille. A qui mieux mieux, sur la conception des cellules solaires. Des chercheurs suisses, japonais, français, allemands, américains, australiens s’accordent sur un point de passage partagé : « 30-30-30 Goals for modules ».
Cadrer leurs recherches autour de trois indicateurs phares : des modules déployés à l’échelle industrielle à l’horizon 2030 ; des modules performants avec des rendements >30% ; et des modules à faible coût <30 c$/Watt crête. Dans un même élan, c’est redoubler d’effort, multiplier par deux les rendements, diviser par deux les coûts. C’est dépasser les frontières de leurs connaissances, miser sur « l’innovation raisonnée » et avoir le cœur décidé. Entre explorations incertaines et courbes d’apprentissage des technologies, ce « green deal » participe à une joyeuse émulation. Par-delà les clivages, les chercheurs se soutiennent dans un même effort.
La cellule-dans tous ses états
Une cellule solaire photovoltaïque, c’est comme une tesselle, une brique élémentaire type Lego. La cellule s’assemble à d’autres, pour réaliser toute sorte de construction. Les possibilités sont illimitées et elles peuvent couvrir de gigantesques édifices. A chacun sa vision, et son échelle de déploiement.
En plein désert, dans les Emirats, Masdar City, une ville « zéro émission carbone » est en passe de devenir le symbole de la transition énergétique. Elle utilise trois types de panneaux solaires les plus commercialement viables pour convertir l’énergie solaire en électricité. Ces technologies photovoltaïques comprennent des panneaux de silicium monocristallin, des panneaux de silicium polycristallin et des panneaux à couche mince.
En fonction des besoins spécifiques, un système photovoltaïque est mis en œuvre plutôt qu’un autre. Vivre dans des cités intelligentes capables de répondre aux besoins énergétiques de populations urbaines croissantes. Se vêtir et être autonome en énergie. Se déplacer, se nourrir, sans énergie carbonée, donc sans polluer.
Il y a des initiatives et des projets inspirants, partout dans le monde. « Un réacteur nucléaire, c’est 1000 MWatts, une centrale à gaz ou à charbon, c’est 400 MWatts » ; « Demain des fermes solaires pourraient produire comme 3 réacteurs nucléaires » ; « Alstom, industriel français et Soitec, producteur de substrats semi-conducteurs ont décidé de mettre en commun leurs compétences pour le développement d’un projet d’infrastructures photovoltaïques d’une puissance de 100 MWatts » ; « Des centrales photovoltaïques en Israël ou au Tibet, produisent 20 MWatts ». « Le chinois Sungrow met au point la plus grande centrale photovoltaïque flottante au monde, avec 40 MWatts » ; « Le président français a inauguré avec Engie et le Premier ministre Narendra Modi, une centrale solaire de 100 MW dans l’Uttar Pradesh, État indien le plus peuplé ». Ces ordres de grandeur, entre capacités de puissances fossiles, nucléaires et photovoltaïques aident à envisager la transition énergétique.
Les capacités locales et mondiales ne cessent d’augmenter. A l’échelle d’un pays, des métamorphoses brusques s’opèrent. C’est le cas du Japon, celui de l’après accident nucléaire, de Fukushima en mars 2011. Une période de dépendance aux combustibles fossiles importés s’est ouverte, et a été très couteuse. Aujourd’hui, le solaire photovoltaïque compte pour environ 4,5% de la production totale d’électricité au Japon. Il devrait monter à 12% d’ici 2030.
En 2015, la Chine a lancé l’Organisation mondiale pour le développement et la coopération en matière d’interconnexion énergétique mondiale. La GEIDCO est à but non lucratif, dédiée à la promotion du développement durable de l’énergie, dans le monde. La Chine est le premier producteur mondial d’énergie solaire photovoltaïque. Elle est sur le point d’allumer son « Soleil artificiel », basé non pas sur la fission, mais sur la fusion nucléaire. Le pari technologique est de reproduire la même réaction qui fait fonctionner le Soleil.
Cela ne doit pas masquer le fait que des centrales à charbon continuent d’être construites. Les émissions de CO2 de la plupart des grandes économies sont toujours à la hausse.
Vers un monde durable et … orgastique !
L’Épipaléolithique commence il y a environ 14 000 ans, avant Jésus-Christ. Cette période correspond aux premiers temps post glaciaires. Ces Hommes-là ne maîtrisent en aucune façon le climat environnant, son réchauffement et les bouleversements de leur milieu naturel qui en découlent. Ils s’adaptent sur des millénaires, avec de nouveaux outils et de nouveaux modes de vie. Cet Homme transitionnera vers le mésolithique, « celui de l’âge moyen de la pierre », sous un climat tempéré.
L’Anthropocène. Comme une nouvelle subdivision géologique, « celle de l’Homme qui dégrade son climat ». Cette espèce humaine, celle à laquelle nous appartenons, est en grande partie « déraisonnable ». Elle est caractérisée par sa capacité à transformer son milieu naturel, plus que de raison. Avec des conditions d’existence unique, de suprématie sur le Vivant et l’inerte, la seule certitude est que, sans réaction systémique mondiale, cette ère de l’Homme est vouée à l’effondrement.
Après la sidération, puis la prise de conscience, nous pouvons encore réagir ! Et façonner le Monde de demain et … d’après-demain, en réduisant les inégalités. A condition d’être plein d’audaces, de rester positif et inventif. En matière de politique environnementale, la course aux énergies renouvelables est une réponse parmi d’autres. Ce n’est pas la panacée, mais elle engage dans une posture offensive. Transformer un système énergétique mondial reste un défi hors norme.
Pour combien de temps encore l’or noir prédominera sur l’or jaune ? A quelle vitesse la rente pétrolière cessera dans le Monde ? Quand se fera la substitution de toutes les centrales à charbon par des centrales à énergies renouvelables ? Les producteurs de combustibles fossiles, les pétro-états, s’adaptent à une baisse anticipée de la demande. Les marchés financiers doivent se départir d’actifs liés aux combustibles fossiles et réallouer les capitaux aux entreprises à faible émission de carbone.
Bâtir des communautés, des entreprises, des pays, « résilients » aux énergies fossiles, c’est créer des scénarii alternatifs inspirants. Cela ne dispense pas de repenser tous les verbes d’action : se déplacer, se vêtir, se chauffer, se nourrir, communiquer, au niveau d’un consensus mondial. Le Monde actuel est pris en étau, entre des dualités énergie-climat (écologie) et économie-politique. Ce défi majeur modifie le jeu des puissances. Nous sommes en pleine tectonique géopolitique.
Des pays cherchent à contrôler les matériaux nécessaires à toutes les technologies, tels que les métaux terres rares, le cobalt et le lithium. D’autres renforcent leur position dans des régions-clef du futur, comme l’Arctique. Des groupes industriels sont en capacité de donner ou de fermer l’accès aux technologies de communication. La finance mondiale crée de nouvelles opportunités d’affaire, avec des actifs « carbone ». Ces crédits matérialisent des réductions d’émissions.
Depuis quelques mois la presse change de vocabulaire : elle est passée de « réchauffement » à « urgence » voire « rupture » climatique. Une nouvelle expression fleurit : « le jour du dérèglement ». Cette année pour la France, c’est le 5 Mars. C’est le jour à partir duquel, l’Etat a dépassé la totalité des gaz à effet de serre qu’il devait émettre en un an. Dès lors, nous avons épuisé notre quota carbone. Que décider du sort de nos machines gloutonnes, de celles qui nous assistent au quotidien ? Les bannir ? C’est renoncer aux drones, aux véhicules autonomes, aux robots chirurgicaux, à nos conditions d’existence privilégiées. Les « neutraliser » versus leur émission carbone ? Les machines pourraient fonctionner avec une machine-jumelle, son double-absorbeur de CO2.
Et si une solution venait d’elles ? De leur « propre intelligence » ? Celle que nous leur donnons par des algorithmes de plus en plus puissants ? Faisons un détour par le futur parmi une infinité de scénarii possibles. Nous sommes en 2189. L’ancien Monde s’est effacé au profit d’une nouvelle modernité, celles des machines-robots superpuissantes. « Ne plus consommer une Planète par an ». « Contenir les émissions de CO2 ». « Respecter le Vivant ». Ainsi programmées avec une « Intelligence Artificielle Radicale » (IA+R), les machines sont rentrées en conflit avec une partie de l’Humanité de l’Anthropocène. Ciblant les Hommes considérés fautifs, elles les ont réduits à l’état de quasi fantômes énergétiques, à très faible empreinte environnementale.
Par assistance artificielle, les machines ont « aidé », à stabiliser le niveau de gaz à effet de serre dans l’Atmosphère. Pour le bien commun. Les réactions en chaîne et les répercussions de cette situation d’urgence climatique sont très difficilement envisageables, même pour les experts des domaines concernés. Alors tous les récits sont permis, les plus dérangeants comme les plus captivants. Prendre la mesure de l’impossible. Nous ne sommes pas témoins de la fin du Monde, mais de la fin d’un Monde. Projetons-nous vers un avenir orgastique.
Ce terme a été utilisé par F. Scott Fitzgerald dans « The Great Gatsby ». Une libre interprétation se situe entre « orgasmique » et « orgiaque ». Il est utilisé ici dans le sens d’un avenir « plus brillant ». Pensons refondations plutôt que révolutions. Bien des épreuves jalonnent la vitesse de déploiement de ce futur Monde.
C’est certain, il y aura de nouveaux gagnants et perdants. Ne pas s’illusionner. Mais restons optimiste. La voie de l’Energie solaire photovoltaïque, comme une étape de démonstration, un acte militant. Cela passe déjà par l’incarner de façon métaphorique. Restons ou soyons résolument de belles personnes solaires, qui dégagent une énergie positive !!!
Références et remerciements
Merci aux partenaires de mon Blog :
- A l’artiste plasticien Claude BLANC-BRUDE pour son œuvre « Horizon ».
- https://claudeblancbrude.wixsite.com/claudebb
- Au graphiste et illustrateur Gilles ESPARBET. gillesparbet.fr
- A Sandra SALVATGE de FASTERION, dirigeante de la société suisse en Veille Technologique & Concurrentielle. www.fasterion.com/fr/
Merci aux contributeurs suivants :
- Aux chercheurs Anatole DESTHIEUX, Frédéric SAUVAGE et Josua STUCKELBERGER.
- Au CSEM à Neuchâtel.
- https://www.thebesmartproject.eu/
- https://bipvboost.eu
- https://solarchitecture.ch/
- A l’INES à Chambéry. www.ines-solaire.org
- A KIC Inno Energy à Grenoble, cluster moteur de l’innovation et de l’entrepreneuriat dans les domaines des énergies renouvelables.
- www.innoenergy.com
- A Brice CRUCHON, directeur et fondateur de la start-up DRACULA TECHNOLOGIES.
- A la société ARMOR www.asca.com
- A Pauline VAN DONGEN et à son ouvrage « A Designer’s Material-Aesthetics Reflections on Fashion and Technology ». www.paulinevandongen.nl
- A l’artiste plasticienne Corinne CHAUSSABEL www.chaussabel.fr
- A Pere ROCA i CABARROCAS, directeur de recherche à l’Ecole Polytechnique et directeur scientifique de l’IPVF
https://www.youtube.com/watch?v=2lyZUB2lzts
M’ont librement inspiré :
- Les cours et conférences dispensés dans le cadre de l’Executive Master à l’Ecole Polytechnique et à l’Institut Photovoltaïque d’île de France (IPVF).
- Le cours en ligne « Photovoltaic solar energy » conçu par l’École Polytechnique sur l’énergie solaire et les technologies de cellules photovoltaïques.
- https://www.coursera.org/learn/photovoltaic-solar-energy/
- L’ouvrage technique et scientifique « Cellules solaires – Les bases de l’énergie photovoltaïque » – aux éditions ETSF.
- L’article de Science du 13 Mai 2011 « Comparing Photosynthetic and Photovoltaic Efficiencies and Recognizing the Potential for Improvement » R. Blankenship et al. Science 2011, 6031, 805-809
- L’auteur et présentateur Jamy GOURMAUD de « C’est pas sorcier » avec les émissions télévisuelles suivantes : « Le soleil » et « Du solaire au pays de l’or noir ».
- « The Shift Project », Think tank qui œuvre en faveur d’une économie libérée de la contrainte carbone.
- Les posts LinkedIn de Jean-Marc JANCOVICI (Président fondateur de « The Shift Project ») et son discours inaugural pour la rentrée 2019 sur le Campus de Paris.
- Les posts LinkedIn de l’astrophysicien Aurélien BARRAU. A lire son dernier ouvrage « Le plus grand défi de l’histoire de l’humanité – Edition revue et augmentée » chez Michel Lafon.
- La conférence de Jean-Jacques HUBLIN, Professeur invité du Collège de France et Directeur au Max Planck Institut for Evolutionary Anthropology « Traits de vie et contraintes énergétiques au cours de l’évolution humaine ».
- L’article de Joël CHEVRIER « Pierre Soulages, ou l’art d’explorer la lumière dans l’espace ». http://www.slate.fr/story/185708/exposition-pierre-soulages-louvre-lumiere-matiere
- Le « Rapport du GIEC d’août 2019 ». Rapport complet : https://www.ipcc.ch/srccl/
- Retrouvez les productions scientifiques du collectif « Citoyens pour le climat » (CPLC) sur :
- https://citoyenspourleclimat.org/informations et https://citoyenspourleclimat.org/mediation-scientifique/
- L’Expédition polaire MOSAÏC https://www.mosaic-expedition.org/
- Philippe FISCHER de l’association à but non lucratif « Solar Swiss Connect », ayant pour vocation de promouvoir le savoir-faire et les technologies suisses liées à l’énergie solaire. www.solarswissconnect.ch
- Philippe CIAIS du « Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement » (LSCE), qui coordonne la chaire industrielle TRACE programme vise à développer de meilleures méthodes de suivi par satellite des émissions de gaz à effet de serre (dioxyde de carbone et méthane), et à l’aide de nouveaux capteurs. https://www.lsce.ipsl.fr/.
- Veronica BERMUDEZ, experte en matériaux et dispositifs photovoltaïques et senior research director Energy Center au Qatar Environment & Energy Research Institute.
- L’Atlas de l’Anthropocène de François GEMENNE, Aleksandar RANKOVIC et de l’Atelier de cartographie de Sciences Po aux éditions SciencesPo Les Presses.
- Le TEDx de la neuroscientifique Tali SHAROT, « How to motivate yourself to change your behavior ».
- Le Musée de l’Ancien Evêché à Grenoble, invitant à un parcours chronologique pour découvrir un territoire, son histoire et ses hommes. https://musees.isere.fr/musee/musee-de-lancien-eveche
- L’article de la revue NATURE “ How the energy transition will reshape geopolitics ” paru le 2 Mai 2019 (volume 569) de Andreas GOLDTHAU, Kirsten WESTPHAL, Morgan BAZILIAN, Mike BRADSHAW.
- Christine KERDELLANT, la directrice de la Rédaction de L’Usine Nouvelle et son dossier spécial « Transition Energétique – des idées neuves pour la Planète » d’Octobre 2019.
- L’institution de recherche indépendante Stiftung Wissenschaft und Politik (SWP) qui conseille le Bundestag (parlement allemand) et le gouvernement fédéral en matière de politique étrangère et de sécurité. https://www.swp-berlin.org et file:///C:/Users/Mind/Desktop/swp_flyer_en.pdf
- Les « Sustainable development Goals » (SDGs) tels que définis par les Nations Unies. https://sustainabledevelopment.un.org/
Bonjour, il reste à « boucler la boucle ». Aujourd’hui la production de panneaux solaires fonctionne en boucle ouverte: plus de 40% du silicium solaire purifié à grands frais est perdu pour passer des lingots aux cellules, puis le reste est sacrifié dans les panneaux en fin de vie. Comme il faut plus de 5 tonnes de ressources naturelles pour produire une tonne de silicium solaire, avec environ 100 KWK per Kg et 90 Kg de CO2 par Kg émis il y a un énorme gaspillage de ressources, d’énergie et de dégagement de CO2. C’est ce qui nous a motivés à créer ROSI .
A votre disposition pour échanger
Cher Monsieur.Depuis nous avons pu nous rencontrer et échanger. Dans le cadre de mon Executive Master à l’Ecole Polytechnique, j’ai choisi de faire mon mémoire sur la recyclabilité : de la cellule au panneau solaire photovoltaïque. Dans quelques temps, je le rendrai accessible via mon blog. L’industrie PV fait de remarquables efforts depuis 20 ans et tout particulièrement l’Europe. Des start-up comme Rosi Solar en font leur raison d’être. Merci à vous, votre société fait preuve d’une audace contagieuse, qui ensemence le futur avec de l’espérance. Gaëlle.
jchadorn@gmail.com
De l érudition, de la synthèse, de la connaissance, de l’histoire, de la prospective que nous espérons pas candide… (Nous pensions en 1975 que le solaire serait l’énergie du XXème siècle…et le XXI ème ne la voit qu’à peine.. pour le moment. ), pas d’à peu près ni de kW par heure… un texte précis et juste ! Ne m a manqué qu’une évocation même rapide… du solaire thermique, du PVT et de l’hydrogène… Le récit c’était une belle bande dessinée ! Merci.
« Une seule heure de Soleil reçue sur Terre, c’est 7000 fois plus d’énergie que celle consommée en électricité par l’Humanité en un an ».
Vérifions un peu cette affirmation péremptoire !
La consommation annuelle mondiale d’énergie est de 5,82 10^20 J, celle d’électricité est de 16,5% de ce chiffre, soit de 9,58 10^19 J. L’énergie solaire reçue, c-à-d. non réfléchie (environ 30% sont réfléchis), effectivement absorbée par la Terre (sol, atmosphère, océans) est de 3,85 10^24 J par an (soit aussi 122 PW sur 177 PW en tout), soit en une heure 4,4 10^20 J. Donc en une heure et vingt minutes l’énergie solaire reçue par la Terre vaut la consommation énergétique mondiale annuelle. On calcule aussi qu’en une heure l’énergie solaire reçue représente 4,6 fois la consommation d’électricité mondiale annuelle.
Conclusion : le facteur 7’000 paraît assez exagéré !
Superbe résumé, bien écrit, d’une belle histoire en cours, pleine d’un avenir très prometteur. De nature optimiste, sa lecture m’a fait du bien. Merci.