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 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 un 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 avant 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 inventée aux Etats-Unis par Charles Fris 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 Bell 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 l’alimentation électrique de dispositifs de sécurité en mer et le long des voies ferrées. C’est au début du XXIème siècle que l’énergie photovoltaïque se démocratise suite à la mise ne place de politiques de rachat en Europe et la 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 a 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 émergées/surface du globe l’énergie lumineuse qui parvient jusqu’au sol représente plus de 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 électriques photovoltaïques 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 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 vers des énergies renouvelables et l’électricité décarbonée.
L’intermittence est elle vraiment limitante ?
L’énergie provenant du 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 par 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 écrêté 1,7 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)
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En Europe, seule l’allemagne a produit un kolossal effort…
Leurope pourrait envisager un plan solaire habitat.
Toutes mes toitures ou une majorité ainsi que les murs implantés face sud pourraient accueillir des panneaux solaires performant.
Une vision architecture et solaire devrait être proposée à l’Europe :
Plan solaire europe 2030…
Vision politique, industrielle et financière…
Réduire l’empreinte carbone coûte que coûte…
En France, si mes souvenirs sont bons, le shift project est assez hostile à l’énergie non-nucléaire. Et ils sont en pointe sur ce sujet, c’est tout dire. Tant que le nucléaire aura une telle image de sauveur dans le public et parmi les décideurs, je doute que le solaire aille bien loin ici. La technique passant certainement au second plan derrière les considérations politiques.
Il semble que le Shift Project évolue (très) doucement comme on peut le lire dans leur note sur la souveraineté énergétique où l’ergie solaire est discrètement évoquée dans quelques lignes de ce document https://theshiftproject.org/app/uploads/2025/01/240419-Souverainete-energetique-TSP-1.pdf
Oui, l’énergie solaire (renouvelable) a du bon potentiel !
Cet article est bien documenté et de bonne teneur scientifique. Ceci dit, le
lecteur risque d’avoir des difficultés de compréhension ou d’interprétation, pour la production d’électricité, dans les unités utilisées. Petit rappel :
– énergie (quantité) : un térawattheure correspond à un milliard de kilowattheures (kwh),
– puissance (énergie divisée par le temps, c’est instantanné) : 1 térawatt correspond à 10^12 watt.
L’intermittence est un problème (stockage, disponibilité…) : nul doute que les réseaux intelligents
(bonne aide de l’I.A.) permettront une bonne gestion de ce problème.
Enfin, n’oublions pas que le Soleil pourrait mourir dans 5 milliards d’année : on a de la marge !
Aucun doute sur la conclusion : pour stopper le Réchauffement Climatique, il faut arrêter les énergies fossiles…et développer, entre autres, les énergies photovoltaïques.
L’intermittence est elle vraiment limitante ?
L’énergie provenant du 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 par 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 écrêté 1,7 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 ?
Les coûts sont donc, nettement moins importants que les bénéfices…
Il ne reste plus qu’à éviter la défiguration du paysage pour ne pas ruiner l’industrie touristique déjà fortement menacée par l’entêtement Nicolas Ray/Laurent Wauquiez/Laurent Duplomb…
A bientôt.
Amitié.
Os textos que o senhor produz, Xavier Drouet, são sempre muito bem-vindos. Apresentam sínteses didáticas e de fácil compreensão, reunindo informações relevantes que, embora disponíveis, nem sempre são de acesso imediato. Agradeço pela postagem, especialmente neste momento em que nos aproximamos da COP30.
O argumento de que a energia proveniente da radiação solar seria excessivamente cara ou de difícil aproveitamento representa, na realidade, uma forma de reafirmar a falta de comprometimento em solucionar o problema do uso energético pela sociedade humana, em nome da manutenção dos elevados lucros auferidos pelos detentores das fontes de combustíveis fósseis.
Bonjour Xavier,
merci pour ce travail et tout particulière d’avoir posé les bases chiffrées du sujet.
Par contre, connaissant un peu le sujet, je donnerai mon avis (ce n’est qu’un avis) sur certains points.
– L’effet de serre et le climat… c’est probablement bien plus complexe et incertain que ce qui est “vendu” par les écolo-politiques. Le principal gaz a effet de serre et très très loin devant le CO2, c’est la vapeur d’eau. Le principal motif de recule des glaciers est… le manque de précipitation de neige !
– Couvrir de grands surfaces de panneaux photovoltaïque c’est oublier la notion de coût industriel total (de l’extraction au recyclage). Cette solution est-elle à généraliser ou seulement à mettre en oeuvre là où d’autres solutions ne sont pas disponibles ? La réponse est dans la question.
– L’énergie doit être produite au plus près de là où elle est consommée (les réseaux perdent beaucoup d’énergie en ligne).
– Si on fait un champ de panneaux solaire parce que le lieu s’y prête (ensoleillement)… faut-il que son utilisation locale ait un sens.
– Enfin, la seule bonne utilisation rationnelle de l’énergie solaire est la production de chaleur (haut ou basse et pas forcément avec de la haute techno, bien au contraire) et l’utilisation de cette chaleur pour :
– produire du courant (vapeur humide ou sèche),
– filtrer de l’eau (osmos inverse) par mise en pression de l’eau à filtrer,
– pomper de l’eau douce,
– produire de la force mécanique,
– chauffer…
La vapeur d’eau issue du cycle de l’eau est responsable de 60% l’effet de serre NATUREL grâce auquel nous avons une température de 15° au lieu de -18°C.
C’est le CO2 et les autres gaz à effet de serre produits par l’homme qui sont responsables du réchauffement climatique que nous subissons actuellement.