Au mois de janvier, les panneaux solaires que j’ai installés il y a quatre mois chez moi ont produit plus d’énergie que j’en ai consommé (je répète, en janvier !). Après avoir compensé ce que j’ai prélevé sur le réseau, la compagnie d’électricité a même gardé, gratuitement !, une partie de l’énergie que j’ai produite.
Selon Platon, “la connaissance sans justice devrait être qualifiée de ruse au lieu de sagesse”, voici donc quelques considérations astrophysiques (je laisse l’ingénierie des matériaux ou les questions environnementales et de durabilité aux experts), pour définir la connaissance sur ce qu’elle est ou ce serait juste, sur ce que la ruse implique et ce que serait vraiment la sagesse dans cette affaire de panneaux solaires.
Je commence fort : l’énergie nucléaire (et la gravité) est à la base de la vie sur Terre. Tout ce que nous savons sur la face de notre planète tire son énergie vitale, sa source d’énergie si nous faisons un jeu de mots entre ingénierie et biologie, directement ou par des intermédiaires, de la grande centrale à fusion nucléaire qu’est le Soleil. entre 1 361 et 1 362 watts par mètre carré (les physiciens sont paresseux et écrivent W/m²), ce qui implique que le Soleil est extrêmement stable (pardonnez-moi pour la série coupure électrique, qui ne dit pas non plus un gros mensonge, la chose peut arriver). On en déduit également que si nous avions un panneau solaire d’un mètre carré (ceux qui font généralement 2-3 mètres carrés), nous pourrions alimenter simultanément 136 ampoules LED de 10 W (beaucoup de lumière pour une maison !), ou 5 réfrigérateurs puissants, ou 9 téléviseurs, ou presque 2 machines à laver, ou une demi-cuisinière à induction, ou une combinaison plus normale de tous ces appareils. Le Soleil donne beaucoup d’énergie !
Le fait est que tous les calculs ci-dessus sont faux pour diverses raisons. Nous laissons de côté l’efficacité des panneaux solaires (c’est-à-dire la quantité d’énergie qui leur parvient du Soleil qu’ils sont capables de convertir en électricité et la quantité “perdue”) et nous entrons dans des concepts plus astrophysiques. Nous en avons déjà donné une : ces 1 361 W/m² sont ce qu’on appelle la constante solaire (il faudrait y ajouter « terrestre », Uranus a une constante solaire 1 000 fois plus petite). Les 1 361 W/m², qui est une puissance par unité de surface, ce qu’on appelle un flux (s’il est déjà difficile de comprendre la différence entre énergie et puissance, voici une autre notion physique), c’est ce qui est reçu du Soleil à l’extérieur de notre atmosphère. Mais on est sous l’atmosphère, et ce n’est pas complètement transparent.
L’énergie nucléaire (et la gravité) est la base de la vie sur Terre. Tout ce que nous savons sur la face de notre planète est alimenté par la grande centrale à fusion nucléaire qu’est le Soleil.
En effet, l’atmosphère est opaque, Dieu merci, pour les rayons les plus énergétiques du Soleil, les rayons gamma ou ultraviolets. Il n’est pas complètement transparent aux rayons bleus, ce qui explique pourquoi le ciel est bleu (on n’en a jamais parlé dans cette rubrique, mais il y a tellement d’articles sur le sujet !). Notre atmosphère est assez transparente, mais pas totalement pour la lumière à laquelle nous sommes plus habitués et qui nous donne les couleurs du quotidien, toutes celles de l’arc-en-ciel. Puis il redevient opaque dans l’infrarouge moyen, où les rayons qui nous parviennent du cosmos servent à chauffer et exciter les molécules d’eau et rien ne nous atteint à la surface de la terre (ce qui explique pourquoi nous avons envoyé le télescope James Webb espacer).
Enfin, il redevient transparent dans les ondes radio. L’ambiance est bien la sienne et il laisse passer ce qu’il veut. Quelque chose qui a sculpté notre existence n’est pas anodin. Ainsi, les panneaux solaires que nous pouvons installer sur nos maisons ou nos bâtiments de travail reçoivent beaucoup moins d’énergie que la constante solaire ne l’implique. Si le Soleil était haut dans le ciel, au zénith, dit-on, l’atmosphère consommerait généralement 20 à 60% de la constante solaire. La valeur exacte varie en minutes ou en heures, cela dépend s’il s’agit de photons bleus ou rouges, et de ce qu’il y a dans l’atmosphère à ce moment-là. S’il y a de la poussière, les photons bleus peuvent disparaître presque complètement, s’il y a des nuages beaucoup moins de photons arrivent (mais pas 0 ! Parce qu’il y a du soleil les jours nuageux c’est un bon sujet pour un autre article).
L’atmosphère a sculpté notre existence, elle n’est pas anodine : opaque aux rayons les plus énergétiques comme les rayons gamma ou ultraviolets. Il n’est pas transparent aux rayons bleus, ce qui explique le ciel
Mais le Soleil n’est normalement pas au zénith, cela n’arrive qu’un ou deux jours par an dans les latitudes intertropicales, pas en Espagne. Dans l’Espagne péninsulaire et baléare, pardonnez-moi mes amis canariens, le point culminant atteint par le Soleil, juste au solstice d’été, est à une hauteur de près de 75 degrés, la hauteur des étoiles se mesure en angles par rapport à l’horizon, avec le zénith à 90 degrés. Au solstice d’hiver, cependant, le Soleil ne monte qu’à une hauteur d’environ 25 degrés.
Et pourquoi la hauteur du Soleil est-elle importante ? Imaginez-vous dans une piscine. Ils veulent aller au fond. S’ils plongent verticalement, ils arriveront plus tôt, ils couvriront moins de distance. Mais s’ils plongent obliquement, ils devront aller plus loin pour atteindre le fond et il est plus facile de manquer d’air. Eh bien, il arrive la même chose aux photons du Soleil. Si le Soleil est au zénith, on dit qu’ils doivent “traverser une atmosphère” pour atteindre la surface. Si le Soleil est à une hauteur de 30º, les photons traversent 2 atmosphères entières, et s’il est à 45º, comme 1,4 atmosphères. Au total, plus le Soleil est bas, moins les photons atteignent la surface, et aussi le problème n’est pas linéaire, le nombre de photons que l’atmosphère mange croît de façon exponentielle à mesure que le Soleil descend en hauteur. Cet effet est exactement ce que nous voyons dans les courbes d’insolation des panneaux solaires, pour ceux d’entre vous qui en ont déjà ou qui ont vu ces graphiques en cloche de l’énergie produite.
À mesure que le Soleil monte de plus en plus haut à mesure que nous nous rapprochons du solstice d’été, la production d’énergie maximale sera de plus en plus élevée. Le 21 décembre est le moment où le Soleil atteint la hauteur maximale la plus basse de l’année (dans l’hémisphère nord), 25º à Madrid. Pas ce jour-là, il faisait nuageux à Madrid, mais le 26, mes panneaux produisaient 3 kW en pointe, à midi ; le midi astronomique, défini selon cette hauteur maximale du Soleil, ni le midi de l’horloge ni le midi hérétique que beaucoup appellent l’heure du déjeuner. C’est la plus faible production, les photons du Soleil doivent traverser l’équivalent de 2,4 atmosphères. Le 17 février nous partons pour 4 kW au pic, le Soleil a atteint 37º d’altitude, ce qui équivaut à 1,7 atmosphères. Au moment où nous arriverons au solstice d’été, les photons ne parcourront que 1,04 atmosphères et nous devrions atteindre 7 kW au pic. Mais que, si les conditions atmosphériques sont les mêmes, et elles ne le seront pas, il y aura peut-être plus de poussières du Sahara, plus d’ozone, dont les niveaux montent en été, moins de particules polluantes dues au chauffage…
Une fois le savoir traité, où restent la justice et la ruse dont nous parlions au début ? Justice : pourquoi la compensation des surplus, c’est-à-dire l’énergie produite qui n’est pas utilisée et injectée dans le réseau général, est payée pendant des mois ? L’hiver n’est pas le même que l’été, il devrait être réparti en un an, l’astrophysique du problème fonctionne comme ça. N’y avait-il pas un astrophysicien qui revoyait la loi qui régit l’autoconsommation ?; ou quelqu’un de bon sens, la question de savoir quand il fait plus ensoleillé n’est pas si inconnue non plus. Et rusée : la réponse à la question précédente l’implique.
Je crains qu’il y ait de nombreux intérêts sur le sujet, d’une nouvelle façon de produire de l’énergie qui met fin à des modèles qui ont duré des décennies (rappelez-vous la «taxe solaire»), à cette nouvelle opportunité commerciale avec laquelle beaucoup gagnent beaucoup d’argent . Et ils voudront gagner plus. Il y a déjà des esprits distingués qui me rappellent le millionnaire de Contact (Robert Zemeckis, 1997) ou celle de la société Weyland-Yutani, parlant de tapis le Sahara des panneaux solaires.
Corollaire : je préfère une manière judicieuse de produire de l’énergie que d’appliquer nos connaissances de manière injuste et astucieuse, nous devrons être vigilants. Jusqu’à présent, cette édition de vide cosmiqueversion service public avec des informations utiles au quotidien.
Vide cosmique est une section dans laquelle nos connaissances sur l’univers sont présentées de manière qualitative et quantitative. Il vise à expliquer l’importance de comprendre le cosmos non seulement d’un point de vue scientifique mais aussi d’un point de vue philosophique, social et économique. Le nom “vide cosmique” fait référence au fait que l’univers est et est, pour l’essentiel, vide, avec moins d’un atome par mètre cube, alors que dans notre environnement, paradoxalement, il y a des quintillions d’atomes par mètre cubique, qui nous invite à réfléchir sur notre existence et la présence de la vie dans l’univers. La rubrique est composée de Pablo G. Pérez Gonzalezchercheur au Centre d’Astrobiologie ; Eva Villaver, chercheur au Centre d’Astrobiologie ; et Patricia Sanchez Blazquezprofesseur titulaire à l’Université Complutense de Madrid (UCM).
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