L’énergie solaire a du potentiel

Le soleil est une source d’énergie inépuisable sans laquelle la vie sur Terre ne serait pas possible. C’est aussi une ressource énergétique « propre », appelée houille d’or, dont la conversion (en chaleur,en électricité,…) peut couvrir bien plus que nos besoins et offre une alternative aux produits fossiles dont l’utilisation massive génère et accumule des gaz à effet de serre dans l’atmosphère qui provoque un dérèglement climatique de plus en plus préoccupant.

Et la lumière fût !

Apparu il y a 4,57 milliards d’année, de forme sphérique (1,4 million km de diamètre moyen), le Soleil est principalement composé d’hydrogène et d’hélium qui représentent 74 % et 25 % de sa masse totale. C’est une étoile de type naine jaune transformant l’hydrogène en hélium par fusion thermonucléaire qui libère et diffuse de l’énergie en émettant des ondes électromagnétiques majoritairement composées de lumière visible et de rayonnement infrarouge. Le flux énergétique total dégagé par cet astre dans l’espace s’élève à 3,84 10²⁶ W. .

Le Soleil vu de la Terre

La distance moyenne entre la Terre et le Soleil est de 150 millions de km : il faut 8 minutes et 19 secondes pour que la lumière émise par le Soleil parvienne jusqu’à la Terre qui intercepte une fraction de l’énergie qu’il émet: 1,8 10¹⁷ W, soit une puissance de 340w/m² à la surface du. globe

Cette gigantesque quantité d’énergie reçue continûment par notre planète est équivalente à la production de 180 millions de réacteurs nucléaires. Plus prosaïquement c’est 10.000 fois plus que l’énergie que nous consommons.

Le Soleil c’est la vie

La Terre est la seule planète du système solaire à contenir de l’eau en grande quantité sous ses 3 formes (solide,liquide, et gazeuse), et en grande quantité.

L’atmosphère terrestre, enveloppe de gaz qui enveloppe la planète, retenue par la gravité. laisse pénétrer une partie des rayons du Soleil (70%) pour réchauffer la surface du globe, et empêche une grande partie de la chaleur émise par la Terre de retourner dans l’espace. Cet effet de serre naturel permet préserver de une température compatible avec la vie à sa surface.

Les premiers organismes vivants photosynthétiques sont probablement apparus il y a 3,8 milliards d’années. Doués de la capacité de produire de la matière organique en utilisant l’énergie lumineuse, et majoritairement du dioxyde de carbone et de l’eau. Leur évolution aboutit aujourd’hui a une grande variété de végétaux qui constituent une maillon essentiel de la chaîne alimentaire et influencent la concentration en CO2 atmosphérique

Soleil source d’énergieS

Outre l’échauffement de l’atmosphère et des couches superficielles du sol, l’énergie solaire est le « moteur » du cycle de l’eau (et de l’énergie hydraulique), génère -indirectement- les mouvements de masses d’air (énergie éolienne), provoque le mouvement des vagues (énergie houlomotrice) et permet la photosynthèse (énergie biochimique). On rappellera ici que les combustibles fossiles (pétrole, charbon et gaz naturel) ont été formés il y a 300 à 360 millions d’années à partir de matières organiques issues de la photosynthèse.

L’homme et l’énergie solaire

L’utilisation par l’Homme de l’énergie solaire ou de ses effets est une longue histoire.

Les premières représentation de la navigation à voile datent de 5.000 ans et J.C, les premiers moulins à vent ont été utilisés pour l’irrigation au VIIème siècle après JC.

L’utilisation de la lumière solaire remonte à l’Antiquité. Au VIIième avant J.-C, les Grecs utilisent les rayons du soleil pour allumer la flamme des jeux olympiques avec des miroirs, quelques siècles plus tard les Romains inventent les premières serres pour produire des légumes en hiver.

L’énergie solaire thermique sera ensuite étudiée par de nombreux scientifiques connus : Buffon, Lavoisier, ou tombé dans l’oubli comme Bernard Mouchot qui a construit la première machine à vapeur solaire en 1878. Parmi les applications récentes de l’utilisation de la chaleur du rayonnement solaire on citera les expérimentations menées avec four solaire d’Odeillo en France, et le développement de la production d’énergie solaire thermique dans de nombreux pays dont la Chine, la Turquie, les États-Unis, l’Allemagne, le Brésil, l’Inde, l’Espagne, le Maroc, l’Afrique du Sud l’Australie… En 2022, la production d’énergie solaire thermique mondiale s’est élevée à 542 GWh.

L’énergie solaire photovoltaïque a été découverte en France par Edmond Becquerel en 1839 et La première cellule solaire photovoltaïque, conçue à base de sélénium, est inventé aux Etats-Unis par Charles Fris en 1883. C’est Einstein qui donnera l’explication du phénomène photoélectrique en 1905. La première cellule solaire à base de silicium a été construite aux laboratoires Belle par Gerald Pearson et Calvin Souther Fuller.

Les application des panneaux photovoltaïque apparaissent dans le cadre de la conquête spatiale dès 1958 par l’équipement des satellites. Au sol il faudra attendre les années 1970 pour la signalisation de sites d’extraction pétroliers, pour alimentation électriques de dispositifs de sécurité en mer et le long des voies ferrées. C’est au début du XXI^ème siècle que l’énergie photovoltaïque se démocratise et suite à la mise ne place de politiques de rachat en Europe et une rapide industrialisation en Chine.

L’énergie solaire aujourd’hui

En 2024 la capacité mondiale de production d’électricité photovoltaïque a atteint environ 2,2 térawatts (TW) en progression de près de 520 GW (dont plus de 340 GW pour la Chine alors que dans l’Union Européenne elle a progressé de 66 GW pour un parc solaire qui a atteint de 338 GW.

L énergie solaire photovoltaïque, 2.127 TWh en 2024, a généré 6,9 % de la production mondiale d’électricité soit 1,5 % du mix énergétique mondial. Plus de 70 % de cette énergie solaire est produite par 6 pays : Chine 39,7%, États-Unis 14,5%, Inde 6,5%, Japon 4,6%, Allemagne 3,5%, Brésil 3,4%.

Au plan éco-environnemental cette énergie inépuisable affiche de bonne performances : un coût de 40 à 60 €/MWh et une empreinte de 44 g CO2 éq/kWh

L’énergie solaire à de l’avenir

Comme on l’a vu plus haut la gigantesque quantité d’énergie que la Terre reçoit du soleil/

L’énergie que le soleil envoie vers la terre représente 180 millions de gigawatts. Si l’on tient compte de la réflexion par l’atmosphère (29%) et du ratio terres émergée/surface du globe l’énergie lumineuse qui parvient jusqu’au sol représente plus 1000 fois la consommation mondiale et sa conversion en électricité est économiquement compétitive et performante en terme d’impact environnemental. Pourtant le sujet fait débat sur l’espace qui sera occupé par les futures centrales électrique photovoltaïque et sur l’intermittence de la production de l’électricité solaire.

Où implanter des centrales solaires

Avec une transformation de cette énergie lumineuse en électricité à l’aide de des panneaux photovoltaïques « du commerce » (rendement 20 %) il apparaît qu’il y aurait besoin d’une surface totale de panneaux photovoltaïque d’environ 450 000 km² pour faire face à la totalité des besoins énergétiques planétaires, soit 5% de la surface du Sahara.

Ces données moyennes étant rappelées on peut estimer l’impact de l’implantation de centrales solaires. En France où la consommation d’énergie annuelle est de 1500 TWh il faudrait 4170 km² en plaçant cote à cote des panneau produisant 360 kWh/an. Cette surface représente moins d’un dixième de la surface artificialisée où le bâti compte pour 8250 km². On peut aussi ajouter les surfaces inoccupées comme les friches industrielles qui occupent 100.000 à 150.000 ha (1000 à 1500km²) selon les estimations. On voit là que le recours à des terres agricoles ou forestières n’est pas opportun.

Bien évidemment l’affectation de surfaces (bâties ou non) ne se fera pas d’un seul coup car le déploiement de nouvelles unités de production d’énergie photovoltaïque suivra le rythme de la conversion de l’utilisation des énergies fossiles à vers des énergies renouvelables et l’électricité décarbonée.

L’intermittence est elle vraiment limitante ?

L’énergie provenant d soleil n’est pas disponible en permanence et son intensité diurne varie avec les conditions météorologiques. Il en résulte une disponibilité variable pouvant provoquer une sous production ou une surproduction locale d’électricité photovoltaïque.

A l’échelle d’un pays l’insuffisance de la production d’électricité solaire photovoltaïque lors de périodes de faible ensoleillement peut être compensée par le recours à d’autres sources d’énergies décarbonées ou en mobilisant de l’énergie stockée. Au niveau des usagers on peut agir par la pratique de l’effacement ou des délestages volontaires.

Les fluctuations à la hausse peuvent être lissées le foisonnement des unités de production, par la diversification des sources d’énergies décarbonées, les réseaux intelligents, l’amélioration des conditions de stockage et la valorisation des excès par leur utilisation pour produire de l’hydrogène destiné à la production d’acier. La consommation domestique ou industrielle en période d’excès peut être encouragée par une tarification temporisée ( de type heures creuses-heures pleines). En dernier recours la surproduction est écrêtée. En 2024 la France a ecrêté1,7 TWh d’électricité soit 0,37 % de sa production totale d’électricité (450TWh) ce n’est pas parfait, certes, mais n’est ce pas le « prix » de la décarbonation de l’énergie ?

Alors que les énergies fossiles fortement émettrices de gaz à effet de serre représentent encore 80 % du mix énergétique mondial, le développement de l’énergie photovoltaïque n’est plus une option si l’on veut (vraiment) stopper le réchauffement climatique.

Principales références

Global Energy Review – IEA (2025)

Renewable capacity statistics – IRENA (2025)

Vous avez pu lire cet article et naviguer sur le site sans être incommodé par de la publicité, des textes sponsorisés ou du traçage commercial alors que la rédaction des publications de ce blog demande un important travail de documentation et le recours à de nombreuses sources d’informations qui ne sont pas gratuites. Pour soutenir cette politique et permettre au blog de progresser avec plus d'illustrations didactiques : images et schémas animé(e)s ou non,c’est ICI