L’idée de « l’énergie solaire nocturne » peut paraître contradictoire à première vue. Après tout, l’énergie solaire provient du Soleil, une source de lumière et de chaleur disponible uniquement pendant la journée. Cependant, les progrès technologiques et scientifiques modifient cette perception, ouvrant la possibilité de stocker et d’utiliser l’énergie solaire même après le coucher du soleil.
Ce concept d’exploitation de l’énergie solaire la nuit devient de plus en plus pertinent alors que le monde recherche des solutions plus durables pour répondre à ses besoins énergétiques croissants.
Dépendance aux énergies renouvelables et au stockage
Avec la transition vers les énergies renouvelables telles que l’énergie solaire et éolienne, l’un des plus grands problèmes qui se posent est de savoir comment stocker l’énergie générée lorsque les sources ne sont pas disponibles. Contrairement aux centrales fossiles ou nucléaires, qui peuvent produire de l’électricité 24 heures sur 24, les énergies renouvelables sont intermittentes.
Le soleil ne brille pas tout le temps et le vent ne souffle pas toujours. Cela soulève une question fondamentale : comment assurer un approvisionnement constant en électricité dans un monde qui dépend de plus en plus des sources renouvelables ?
Pour l'énergie solaire, en particulier, ce défi est encore plus prononcé car, bien que d'énormes quantités d'énergie soient produites pendant la journée, la demande maximale d'électricité dans de nombreuses régions se produit le soir et la nuit, lorsque les gens rentrent chez eux et s'allument. lumières, appareils électroménagers et appareils électroniques.
Dans ce contexte, la capacité de stocker et de restituer l’énergie solaire lorsque le soleil n’est pas présent devient essentielle pour exploiter pleinement cette source d’énergie propre.
Technologie de stockage thermique
L’une des approches les plus prometteuses pour stocker l’énergie solaire pour une utilisation nocturne est la technologie de stockage thermique. Les systèmes solaires thermoélectriques, également appelés centrales solaires à concentration (CSP), constituent l'une des solutions clés dans ce domaine. Contrairement aux panneaux solaires photovoltaïques traditionnels, qui convertissent la lumière du soleil directement en électricité, les systèmes CSP utilisent des miroirs ou des lentilles pour concentrer la lumière du soleil en un point spécifique.
Cette chaleur concentrée peut être utilisée pour générer de la vapeur, qui à son tour entraîne une turbine reliée à un générateur d'électricité.
Le tout est de savoir comment gérer la chaleur. Au lieu d'utiliser la chaleur solaire pour produire de l'électricité immédiatement, les systèmes CSP peuvent la stocker dans des matériaux spéciaux, tels que des sels fondus, capables de retenir la chaleur pendant de longues heures, même après le coucher du soleil. Cette chaleur stockée peut être libérée en cas de besoin, permettant ainsi aux centrales solaires de continuer à produire de l'électricité la nuit.
L’utilisation de sels fondus comme support de stockage thermique est particulièrement efficace car ils peuvent atteindre des températures extrêmement élevées, ce qui en fait un stockage d’énergie dense et efficace.
Cette technologie a déjà été mise en œuvre dans plusieurs centrales solaires à travers le monde, comme la centrale solaire Gemasolar en Espagne, qui a réussi à produire de l'électricité en continu pendant 24 heures grâce à son système de stockage thermique.
Batteries haute capacité : une solution complémentaire
Bien que le stockage thermique soit une option efficace, ce n’est pas le seul moyen de rendre l’énergie solaire disponible la nuit.
Une autre solution en plein développement concerne les batteries de grande capacité, qui permettent de stocker et de restituer l’électricité produite pendant la journée en cas de besoin. Les batteries lithium-ion, telles que celles utilisées dans les appareils électroniques et les voitures électriques, sont désormais adaptées aux applications au niveau du réseau afin de stocker l'énergie à grande échelle.
L’un des avantages des batteries par rapport au stockage thermique est leur flexibilité. Les batteries peuvent stocker de l’énergie provenant de différentes sources, pas seulement solaires, ce qui en fait une option polyvalente à intégrer dans des systèmes combinés d’énergies renouvelables (solaire, éolien, etc.). De plus, les batteries peuvent être installées à différents endroits, des centrales solaires à grande échelle aux petites installations dans les maisons.
Tesla, par exemple, a développé ses batteries Powerwall et Powerpack dans le but de fournir un stockage d'énergie renouvelable aux maisons et aux entreprises. Ces batteries permettent de stocker et d'utiliser l'électricité produite par les panneaux solaires pendant la journée la nuit, réduisant non seulement la dépendance au réseau électrique, mais permettant également aux maisons et aux entreprises de générer et de consommer leur propre énergie de manière efficace.
Les batteries au lithium ne sont pas la seule technologie en développement. En ce sens, des alternatives telles que les batteries à flux et les batteries à semi-conducteurs sont également étudiées, qui pourraient offrir une plus grande capacité de stockage et une plus grande durée de vie que les batteries actuelles.
Panneaux solaires de nuit
Outre les technologies de stockage, des innovations radicales émergent également et pourraient changer notre façon de penser l’énergie solaire nocturne. Un domaine de recherche qui a récemment retenu l'attention est la possibilité de développer des panneaux solaires fonctionnant même dans l'obscurité.
Ces panneaux solaires nocturnes, encore au stade expérimental, fonctionneraient sur la base d'un principe physique appelé rayonnement thermique. Pendant la journée, les panneaux solaires conventionnels absorbent la lumière du soleil et la convertissent en électricité. Cependant, la nuit, la Terre rayonne de la chaleur dans l'espace, créant un gradient de température entre la surface de la Terre et l'espace.
Des recherches étudient comment tirer parti de ce flux de chaleur à l’aide de dispositifs appelés diodes thermoradiatives, qui pourraient théoriquement générer de petites quantités d’électricité à partir du rayonnement thermique.
Bien que cette technologie soit encore loin d’être commercialement viable, elle représente une approche innovante qui pourrait compléter les systèmes de stockage d’énergie et aider à exploiter même les processus énergétiques qui se produisent naturellement la nuit.
Intégration au réseau électrique et avenir de l’énergie solaire nocturne
L’un des principaux défis de l’énergie solaire nocturne est de savoir comment l’intégrer efficacement aux réseaux électriques actuels.
Dans de nombreux pays, l’infrastructure du réseau électrique est conçue pour gérer les sources d’énergie conventionnelles et centralisées, telles que les centrales au gaz, au charbon ou nucléaires. Cependant, les énergies renouvelables, y compris l’énergie solaire, sont plus dispersées et variables, ce qui signifie que les réseaux électriques doivent devenir plus intelligents et plus flexibles pour gérer l’intermittence et la variabilité de ces sources.
Les réseaux électriques du futur devront s’adapter pour gérer les flux d’énergie bidirectionnels. Cela signifie que, plutôt que de simplement recevoir de l’énergie de grandes centrales électriques centralisées, les réseaux doivent également pouvoir recevoir de l’énergie d’une multitude de sources plus petites, telles que des maisons équipées de panneaux solaires et de batteries.
Cette vision, connue sous le nom de réseau « intelligent » ou « distribué », pourrait être essentielle pour garantir que l’énergie solaire nocturne et d’autres formes d’énergie renouvelable puissent être intégrées de manière transparente dans les systèmes énergétiques nationaux.
À mesure que des technologies telles que le stockage thermique, les batteries de grande capacité et les panneaux solaires nocturnes se développent, les politiques soutenant l’adoption de ces technologies seront également cruciales. Les gouvernements et les services publics joueront un rôle essentiel dans la création d’incitations financières et réglementaires qui facilitent la transition vers un système énergétique plus propre et plus flexible.