Les maisons solaires

Les maisons solaires

L’Almanach Cousteau de l’Environnement – Boire, manger, respirer – pages 531-534

 

L’énergie solaire était déjà utilisée pour chauffer les maisons en Grèce au Vème siècle avant JC. Les rues étaient orientées de façon à optimiser leur exposition au soleil. Les Romains, qui orientaient leurs demeures de la même manière, avaient conçu des fenêtres transparentes pour laisser pénétrer la chaleur du soleil. C’était un chauffage solaire passif et les maisons étaient conçues comme de véritables fours solaires. Les épais murs de pierre emmagasinaient la chaleur qui arrivait par les fenêtres exposées au Sud.

Les architectes modernes ont oublié ces principes de base et les maisons ont été orientées sans tenir compte du soleil. Ils n’ont retrouvé la mémoire qu’après la crise pétrolière de 1973, lorsque le chauffage a cessé d’être bon marché. Certains architectes recommencèrent à concevoir des maisons chauffées par le soleil selon un système passif, avec de larges fenêtres face au Sud. Certains imaginaient d’installer contre le mur exposé au Sud une serre pouvant capter et stocker la chaleur. A la fin des années 70, les systèmes solaires actifs, composés de capteurs solaires et de dispositifs mécaniques de circulation de chaleur, étaient encore très onéreux comparés aux systèmes de chauffage par énergie fossile (fuel, charbon). L’investissement de départ ne pouvait être rentabilisé qu’après de nombreuses années, même si le carburant de base (l’énergie du soleil) était gratuit. Pour un fonctionnement optimum, il fallait qu’un pan de toiture soit orienté au Sud, avec une pente appropriée à la latitude. Ces systèmes de chauffage solaire actif étaient plus performants lorsqu’ils étaient intégrés initialement dans les plans des bâtiments..

Le système solaire actif qui donnait les meilleurs résultats était le chauffe-eau solaire. Au Japon, des milliers de foyers utilisaient un système  rudimentaire mais astucieux, composé d’un sac de vinyle noir rempli d’eau (environ 250 litres) et fixé sur le toit. Ces chauffe-eau solaires coûtaient à peine 100 francs (48 Euros actualisés) et pouvaient fonctionner deux à quatre ans. Des installations plus sophistiquées, composées de réservoirs peints en noir, dans un coffrage de bois à parois de verre, étaient très populaires aux Etats-Unis vers 1900. Ils préfiguraient les panneaux thermo solaires composés de boites de verre plates contenant un serpentin dans lequel circulait de l’eau chauffée par le soleil. La technologie solaire la plus prometteuse à la fin des années 70 était celle de la cellule photovoltaïque qui permet de convertir la lumière en électricité.

 

Si l’énergie solaire ne représente en 2016 que 5 % de l’énergie produite dans le monde, elle devrait à terme supplanter les énergies fossiles dont les stocks de matières premières sont, par définition, finis. Selon l’Agence Internationale de l’Energie, en 2016 la capacité photovoltaïque du parc mondial est de 300 GW (440 GW à l’horizon 2022), celui du solaire thermodynamique de 4,8 GW (10 GW en 2022) et celui du solaire thermique de 456 GW. Le marché du solaire n’est pas figé car la technologie va encore beaucoup progresser, en particulier en ce qui concerne le rendement énergétique maximal qui pourra atteindre théoriquement 60 %, notamment grâce à la filière dite des “couches minces” (le coût relativement élevé des cellules est dû au silicium, obtenu à partir de silice, l’élément le plus abondant de la croûte terrestre). Aujourd’hui, le coût de l’énergie solaire photovoltaïque reste élevé, mais devrait continuer de diminuer pour devenir compétitif par rapport aux énergies fossiles et  nucléaire. Le solaire thermodynamique (les rayons du Soleil sont concentrés à l’aide de miroirs) peut être envisagé comme une technologie plus pertinente d’une point de vue économique, mais reste encore peu développé. Lire l’article “Attraper le soleil”. On peut aussi citer d’autres voies d’amélioration prometteuses comme le solaire photovoltaïque concentré (des miroirs concentrent les rayons du soleil sur une petite cellule photovoltaïque) ou les capteurs solaires hybrides mariant le photovoltaïque et le thermique.

Il ne faudra pas rater, une fois de plus, cette opportunité de développement car des décisions politiques inaudibles et contradictoires ont provoqué la faillite de fabricants de systèmes d’énergie solaire en pleine phase de croissance, profitant aux multinationales de l’énergie et aux fabricants chinois. L’Allemagne, premier producteur mondial d’énergie solaire, a ainsi perdu sa place de leader mondial de l’industrie solaire au profit de la Chine, devenue en quelques années le leader mondial de l’industrie solaire (80% de la production mondiale). L’Europe tente de se défendre en imposant de fortes taxations aux panneaux solaires chinois, mais ceux-ci restent très compétitifs et leur qualité ne cesse de s’améliorer (lire l’article “Les affaires solaires sont également en hausse“). Imaginez si une fraction seulement des sommes colossales utilisées pour le développement du nucléaire en France avait été dédiée à l’énergie solaire…(lire l’article “Les cellules photovoltaïques“).

Les projets d’architecture bioclimatique (maisons solaires, serres, murs capteurs, murs Trombe…) intègrent de plus en plus souvent des capteurs solaires thermiques.

Nous assistons aujourd’hui à une course au bâtiment alimenté à l’énergie solaire le plus vaste. Le nouveau siège de la marque à la pomme, Apple Park à Cupertino dans la Silicon Valley, sera autosuffisant en énergie grâce à sa véritable centrale solaire. C’est un projet pharaonique d’un coût total de 5 milliards de dollars. Le siège pourra accueillir plus de 12 000 employés sur 260 000 m2 de superficie et 1,5 km de circonférence pour le bâtiment principal.

A une échelle plus raisonnable, l’exploitation de la chaleur solaire permet également de chauffer efficacement un logement individuel. L’énergie solaire est piégée par des capteurs thermiques vitrés et transmise à des absorbeurs métalliques qui réchauffent un réseau de tuyaux de cuivre où circule un fluide caloporteur, ce qui permet de chauffer l’eau stockée dans un cumulus. Ce dispositif, héritier des ballons d’eau chaude japonais, permet de produire 50 à 80% de la consommation d’eau chaude d’une famille. 1 m² de capteur solaire permet d’économiser jusqu’à 300 kg par an de rejets de CO2 par rapport à une chaudière utilisant des hydrocarbures.

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