le solaire c'est l'avenir

Le record de production d'électricité solaire atteint par l'Allemagne ces derniers jours démontre le potentiel de cette énergie renouvelable et remet sur la table la question du renforcement des réseaux électriques.

C'est un record encore jamais atteint par ce champion mondial de l'énergie solaire. Vendredi et samedi derniers à la mi-journée, ce sont pas moins de 22.000 mégawatts (MW) qui ont été produits par les panneaux solaires installés en Allemagne. Soit entre deux tiers et la moitié de la consommation, et l'équivalent de vingt centrales nucléaires.

Ces chiffres, calculés par la bourse européenne de l'Energie de Lepizig et rendus publics par l'Institut de l'industrie des énergies renouvelables basé à Münster, sont avant tout symboliques. Le seuil de 20.000 MW avait déjà été frolé à plusieurs reprises mais jamais encore franchi. Outre une météo très ensoleillée, la faible activité industrielle de fin de semaine a permis à la production d'origine solaire de peser lourd dans la consommation du pays. L'Allemagne, premier pays producteur d'énergie solaire au monde avec près de 25.000 MW de capacité installée, a encore accru son avance ces derniers mois. Après les 7.500 MW installés au cours de l'année 2011, ce sont encore 1.800 MW qui ont été ajoutés depuis le début de l'année.

De nouvelles capacités de production installées

A chaque annonce de baisse de tarifs de rachat, les opérateurs se précipitent en effet pour bénéficier des anciens tarifs. Le gouvernement affirme régulièrement son soutien à un secteur, les énergies renouvelables, qui a déjà créé quelque 370.000 emplois et doit accompagner la sortie du nucléaire programmée d'ici à 2022. Mais il tente également de limiter la facture pour le consommateur. Selon les électriciens et des associations de consommateurs, le surcoût lié au solaire s'élève à 2 centimes d'euros par kilowattheure consommé, et 4 milliards d'euros au niveau national. Le tarif de rachat est déjà passé de 30 à 15 centimes d'euros par kWh. Cette baisse, justifiée par l'effondrement des coûts des composants, affecte néanmoins dangereusement les industriels allemands, fragilisés par la concurrence asiatique.

Un coût élevé qui pourrait s'accroître avec le renforcement des réseaux

Déjà parmi les plus élevés au monde, ce coût de l'énergie pourrait s'accroître encore en raison des investissements nécessaires dans le renforcement des réseaux électriques. Si le solaire est produit pour l'essentiel dans le sud du pays qui correspond à la consommation la plus importante, en revanche l'éolien offshore, l'autre énergie renouvelable sur laquelle le gouvernement et les industriels allemands misent gros, sera concentré au large des côtes du nord ouest. Il faudrait donc la transporter du nord vers le sud du pays. En outre, l'absorption des énergies renouvelables, par nature intermittentes (à l'exception de la biomasse, également très développée en Allemagne), nécessite que le réseau soit suffisamment résistant pour rester stable.

Le débat fait rage sur le sujet, tant sur le montant de l'investissement nécessaire que sur les responsabilités en jeu. Selon les différentes sources, les estimations vont de 250 à 4.500 kilomètres supplémentaires de réseau à construire. En résumé, les écologistes reprochent aux industriels de surestimer ce coût (et donc leurs demandes de subventions) et de traîner les pieds.

Le campus de l'université d'Ookayama présentera prochainement un bâtiment équipé d'un "mur solaire" de 100 mètres sur 30.

Le Japon va développer une alternative à l'énergie nucléaire, à la suite de la catastrophe nucléaire survenue à Fukushima, le 11 mars 2011. Et pour ce faire, c'est l'énergie solaire qui semble avoir le vent en poupe .

L'Institut de Technologie de Tokyo a annoncé la construction d'un building, dans l'université d'Ookayama, pourvu d'une installation photovoltaïque formant un mur de 100 m sur 30, qui pourra récupérer 650kW. Mais ce n'est pas tout, les réfrigérateurs et climatiseurs du bâtiment seront aussi équipés de pompes à chaleur.

La fabrication de ce panneau photovoltaïque permettra par ailleurs une excellente isolation du bâtiment puisque toute la chaleur est emmagasinée par le processus. En fait, ce panneau solaire pourra même fournir toute l'électricité nécessaire aux travaux, ce qui permettra de réduire les émissions de CO2 d'au moins 60%.

Le data center d’Apple situé à Maiden, en Caroline du Nord (Etats-Unis), va faire peau verte.

La marque à la pomme fait actuellement beaucoup parler d’elle, mais pas forcément de manière négative. Car malgré ses déboires sociaux et environnementaux avec son sous-traitant Foxconn, lequel fait depuis peu l’objet d’une étroite surveillance, Apple poursuit aussi ses efforts pour réduire son empreinte écologique.

C’est qu’il y a de quoi faire, les activités de la marque à la pomme – tout comme celles de Facebook et Google, pour citer d’autres géants de l’informatique – étant par définition particulièrement énergivores. Outre la pollution engendrée, entre autres, lors de la fabrication de produits qui nécessitent notamment l’exploitation peu écologique de terres rares, le véritable cauchemar environnemental d’Apple et consorts réside dans les fameux data centers. Des installations qui représentaient à elles seules 1,5% de toute la consommation électrique des Etats-Unis en 2010, selon l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA).

Il y a moins d’un an, Greenpeace pointait d’ailleurs du doigt la consommation énergétique élevée des centres de traitement de données de l’entreprise fondée par Steve Jobs, déplorant le fait qu’elle reposait majoritairement sur le charbon. Apple semble aujourd’hui avoir tiré des enseignements des admonestations de l’ONG et bien déterminée à redorer son blason. Aussi l’entreprise, désormais dirigée par Tim Cook, vient d’abattre une nouvelle carte « verte » sur la table.

Dans son rapport environnemental de 2012, tout juste publié, on apprend en effet qu’Apple souhaite entre autres « bâtir la ferme solaire privée appartenant aux utilisateurs finaux la plus importante des Etats-Unis ». Point de greenwashing : le géant américain a déjà dressé les plans pour accueillir ces panneaux photovoltaïques, qui seront installés à proximité de son data center de Maiden, en Caroline du Nord.  Selon le rapport, cette ferme solaire s’étendra sur près de 40,5 hectares, aura une capacité de production de 20 mégawatts (MW), et pourra fournir pas moins de « 42 millions de kilowattheures (KWh) d’énergie propre et renouvelable par an » (!)

« Nous nous engageons à continuer d’améliorer l’efficacité énergétique en augmentant la part des énergies renouvelables pour répondre aux besoins grandissants de notre data center », affirme la direction, qui évoque également la construction d’une unité de production d’électricité adjacente au data center précité, et qui serait elle aussi la plus importante du pays – dans le domaine du privé en tout cas – à fonctionner grâce à des piles à combustion. « Cette installation de 5 MW (…) sera alimentée à 100% par du biogaz, et fournira plus de 40 millions de KWh d’énergie renouvelable par an », précisent les auteurs du rapport.

L’idéal serait bien sûr d’étendre de tels projets à tous les data centers de la marque à la pomme, dans une situation financière assez confortable pour procéder à un verdissement encore plus poussé. Et que d’autres grands noms de l’informatique tout aussi prospères lui emboîtent le pas.

Des étudiants allemands ont mis au point une voiture solaire qui a entrepris depuis l’année dernière un tour du monde. Cette voiture à l’allure hors du commun est partie en octobre 2011 de Darwin en Australie.

La voiture solaire baptisé SolarWorld GT par ses concepteurs a été mise au point grâce à un partenariat entre la compagnie Solar World et l’université des Sciences Appliquées de Bochum. Cette voiture a été conçue dans le but de parcourir des dizaines de milliers de kilomètres en utilisant seulement l’énergie solaire. SolarWorld GT possède une allure spéciale avec son design simple, originale et aérodynamique. Ne pesant que 260 kg, elle possède, en outre, une batterie électrique en lithium-ion de 4,9 kWh qui est alimenté par l’énergie solaire. Pour capter cette énergie, la voiture est équipée d’un panneau solaire de 3 m² qui couvre son toit et sa partie arrière. À l’arrivée, SolarWorld GT dispose d’une autonomie de 275 km et peut rouler jusqu’à 100 km/h sans émettre de bruit et surtout sans rejeter de dioxyde de carbone (CO₂).

SolarWorld GT a entamé le tour du monde en octobre 2011. Elle est partie de Darwin en Australie et a traversé l’Australie et la Nouvelle Zélande. Son périple devrait ensuite la conduire aux États-Unis, en Europe et enfin en Asie. Elle achèvera sa tournée en revenant d’où elle partie en Australie. En tout, SolarWorld GT devrait parcourir 29 251 km en 355 jours.

Ce n’est pas la première fois que des personnes décident de faire un tour du monde pareil. Le premier à avoir mené à bien une telle aventure est l’ingénieur Louis Palmer. Celui-ci avait entamé son périple le 3 juillet 2007 afin de parcourir la planète d’ouest en est. Un an et demi plus tard, M. Palmer a réussi à boucler son voyage de 53.451 km. Ce périple l’a conduit dans une quarantaine de pays et quatre continents. La voiture dont il s’est servi était baptisé Solartaxi, une biplace à trois roues alimentées en énergie par des panneaux photovoltaïques installées sur une remorque.

De telles initiatives ont pour but de montrer la fiabilité des énergies renouvelables et d’en faire la promotion. C’est d’ailleurs ce qu’a affirmé M. Palmer aux journalistes quant aux motivations de son action. Il faut dire que sa voiture a accueilli plusieurs personnalités parmi lesquels le secrétaire général de l’ONU, Ban Ki-moon.

S'inspirer de la photosynthèse pour produire de l'électricité : c'est une idée dans l'air pour fabriquer des cellules photovoltaïques plus vertes. Une équipe américaine vient de réussir une jolie prouesse : prélever une partie du système de photosynthèse d'une algue et l'insérer sur un semi-conducteur. Le rendement est très faible mais le procédé semble prometteur.

De très nombreuses recherches sont menées pour développer des sources d’énergie durable exploitant la lumière solaire et la force du vent ou de l’eau. L’électricité produite est dite verte quand bien même la construction des installations peut être polluante. Par exemple, la fabrication de cellules photovoltaïques est énergivore et fait appel à des composés toxiques.

La photosynthèse est une réaction biochimique produisant de l’énergie chimique à partir de la lumière solaire. Cette conversion repose sur des complexes moléculaires appelés photosystèmes et composés de protéines et de pigments, dont la chlorophylle. En réaction à l’absorption de photons, ils éjectent des électrons. Voilà de l’électricité...

Cette question a probablement inspiré les travaux d’Andreas Mershin du Massachusetts Institute of Technology (MIT). En collaboration avec ses partenaires, il est parvenu à créer une cellule photovoltaïque biologique. À partir d’algues vertes et bleues, ils ont d'abord extrait des photosystèmes. Après quelques modifications, ils sont ensuite parvenus à les associer à un semi-conducteur métallique. Les électrons éjectés par les complexes moléculaires en présence de lumière sont ainsi captés par ce composé métallique et utilisés pour la production de courant.

Ce procédé utilise des matériaux biologiques renouvelables sans nécessiter de composés chimiques toxiques ni une fabrication couteuse en énergie. Cette prouesse technologie est présentée dans la revue Nature Scientific Reports.
À terme, les scientifiques du projet affirment que leur système pourrait produire de l’énergie en nécessitant moins de temps, de terres agricoles, d’eau et de carburants que de nombreuses industries s’attachant à créer des biocarburants. La fabrication de panneaux solaires biologiques serait également bon marché et facile à mettre en place dans de nombreux laboratoires.

Concrètement, les cellules biosolaires ont vu le jour grâce à l’assemblage de composés biologiques et métalliques. Les photosystèmes P700 sont extraits d’algues puis stabilisés avec des peptides jouant un rôle de surfactant. Ils sont ensuite mis en présence de tubes composés d’oxyde de zinc (ZnO) ou de dioxyde de titane (TiO2) sur lesquels ils vont s’autoassembler. Les supports ont été travaillés à l’échelle nanométrique. Ils présentent des excroissances permettant aux photosystèmes de capter la lumière avec la plus grande efficacité possible. La surface de réaction exposée à la lumière est également démultipliée grâce à cette architecture.

Malheureusement, les rendements obtenus ne permettent pas encore une exploitation commerciale. La tension engendrée est de 0,5 volt contre 12 volts pour la plupart des panneaux proposés dans le commerce. La puissance électrique du système actuel atteint 81 µW par cm². Elle est bien en-deçà des 15.000 µW par cm² développés par des cellules photovoltaïques en silicium monocristallin en condition standard. Enfin, l’intensité du courant ne s’élève qu’à 362 µA par cm2.

Ce système ne semble pas exploitable dans un futur proche, mais il a le mérite de proposer une alternative verte, économique et potentiellement facile à mettre en place. Le développement de la production d’énergie électrique d’origine biologique est à suivre en espérant qu’un courant peu coûteux pourra un jour être produit de manière efficace et durable.