Comment stocker l’énergie solaire lorsque le soleil ne brille pas ?
De nombreux bâtiments alimentés par l’énergie solaire l’utilisent directement pendant la journée, lorsque le soleil brille, sans qu’il soit nécessaire de stocker l’énergie. Dans ce cas, tout excédent d’énergie non utilisé est envoyé sur le réseau. Lorsqu’il fait sombre ou que le ciel est nuageux, les bâtiments qui dépendent de l’énergie solaire et qui n’ont pas de système de stockage utiliseront d’autres formes d’énergie. Cependant, à mesure que le débat sur les énergies propres évolue, on s’intéresse de plus en plus à la manière de stocker l’énergie solaire afin de pouvoir l’utiliser lorsque le soleil ne brille pas, et la réponse peut être assez évidente : les batteries.
Il existe de nombreux types de batteries qui peuvent être utilisées pour le stockage de l’énergie solaire, comme les batteries au plomb, les batteries au lithium-ion, les batteries au nickel-cadmium et les batteries à écoulement. Bien que de nombreuses options existent, les batteries lithium-ion semblent être les plus fréquemment utilisées et les plus prometteuses. Ce sont les mêmes types de batteries que l’on trouve dans les téléphones portables, les ordinateurs et d’autres types de technologies de pointe. Pour comprendre comment les batteries lithium-ion fonctionnent pour le stockage de l’énergie solaire, il est nécessaire de comprendre d’abord comment les batteries lithium-ion fonctionnent en général.
Par exemple, pensez à un téléphone ou à un ordinateur. Ces appareils sont équipés de batteries lithium-ion rechargeables. Les batteries lithium-ion sont composées de trois parties : une électrode positive appelée cathode, une électrode négative appelée anode et une couche chimique entre les deux appelée électrolyte. Cette couche chimique permet aux charges électriques de circuler entre l’anode et la cathode.
Alors, comment la batterie se charge-t-elle au départ ? Eh bien, lorsque quelqu’un branche son appareil, cela introduit des électrons dans la batterie du côté de l’anode. Ces électrons attirent ensuite les ions de lithium du côté de la cathode vers l’anode, ce qui charge la batterie. Lorsqu’ils débranchent leur téléphone, ces ions lithium à l’anode perdent cette source d’électrons et commencent à se séparer des électrons qui les avaient attirés. Ces électrons perdus circulent dans un circuit vers la cathode, et ce circuit fournit l’énergie utilisée pour faire fonctionner votre téléphone ou votre ordinateur.
Le processus de charge d’une batterie par l’énergie solaire est assez similaire, bien que certains éléments clés supplémentaires doivent être pris en considération. Dans ce cas, nous parlons de l’énergie solaire photovoltaïque qui crée de l’électricité grâce à l’utilisation de panneaux solaires. Les panneaux solaires sont constitués de couches de silicium chargées électriquement, et les atomes de silicium sont liés entre eux par des électrons. Le soleil produit de minuscules particules de lumière appelées photons, et lorsqu’un photon frappe un panneau solaire, il peut libérer un électron. Cet électron – et le trou qu’il laisse – se déplace vers différents côtés du panneau en raison de la charge électrique susmentionnée. Ensuite, ces électrons libres circulent dans un circuit et génèrent un courant électrique.
Avec l’énergie solaire, les électrons qui seraient introduits en branchant par exemple votre téléphone sur une prise de courant sont maintenant introduits directement par les panneaux solaires. Pour stocker cette électricité, plutôt que de l’envoyer directement dans une batterie, elle doit d’abord passer par un régulateur. Le rôle de ce régulateur est de veiller à ce que le flux d’énergie s’arrête une fois la batterie complètement chargée, afin d’éviter qu’elle ne soit surchargée et ne s’épuise.
Une fois que l’électricité a traversé le régulateur et a été stockée dans la batterie, il reste une étape à franchir avant de pouvoir l’utiliser. L’énergie solaire produit généralement de l’électricité sous forme de courant continu (CC), mais la plupart de l’électricité que nous utilisons est sous forme de courant alternatif (CA). Il est donc nécessaire d’avoir une autre pièce après la batterie, appelée onduleur. Le rôle de l’onduleur est de transformer ce courant continu en courant alternatif.
À partir de là, les bâtiments peuvent utiliser cette batterie de stockage de l’énergie solaire les jours nuageux ou après le coucher du soleil !
Il n’existe pas de source d’énergie « parfaite » – même l’énergie solaire présente des difficultés – et c’est pourquoi les experts ne préconisent généralement pas une seule source, mais un portefeuille de sources qui, ensemble, pourraient constituer un avenir à émissions de carbone faibles ou nulles. Cela dit, cette méthode de stockage par batterie pourrait faire en sorte que les ciels sombres ou le mauvais temps ne soient plus un problème pour l’énergie solaire. Bien que l’énergie solaire soit confrontée à d’autres obstacles, le stockage sur batterie ouvre la voie à une part encore plus importante de l’énergie solaire dans notre réseau électrique à l’avenir.
