Les installations solaires classiques ne remettent pas en cause notre dépendance aux énergies fossiles et le mode de vie énergivore qu’elles génèrent. Peu importe le temps qu’il fait, les panneaux solaires sur nos toits ou dans d’immenses centrales nous fournissent toute l’énergie qu’il nous faut, dans la mesure où ces systèmes utilisent le réseau électrique général. Alimenté en grande partie par des énergies fossiles, il agit comme une batterie et nous évite les coupures de courant.
Bien que les panneaux solaires, reliés au réseau général, permettent une réduction de la consommation en énergie fossile des centrales thermiques, les économies ainsi réalisées sont partiellement contrebalancées par la même énergie fossile nécessaire à la construction et à l’entretien de ce qui est en réalité une infrastructure à double énergie. La combinaison de la production éolienne et solaire permettrait d’augmenter la part d’énergie renouvelable dans le réseau, mais il faudrait adapter davantage les infrastructures, ce qui demanderait beaucoup d’énergie, de temps et d’argent.
La même problématique se pose lorsqu’il s’agit de remplacer les centrales à énergies fossiles par des solutions de stockage, dans le but d’emmagasiner le surplus d’énergie produit au cours des journées à fort ensoleillement, afin de le restituer lorsqu’il y en a moins. Les systèmes de stockage d’énergie, reliés au réseau général ou aux ménages de particuliers (systèmes hors réseau), sont en effet très coûteux financièrement. De plus, leur construction et leur entretien génèrent une quantité considérable d’émissions de carbone.
Installations solaires autonomes
La production de panneaux solaires entraîne bien sûr un coût financier et énergétique. Cependant, ce coût est moindre face à celui associé aux équipements complémentaires. Dans le cas d’installations reliées au réseau, il est difficile d’estimer précisément ces dépenses, mais en ce qui concerne les installations autonomes (non reliées au réseau et disposant de leurs propres systèmes de stockage), la tâche est plus facile. Prenons donc comme exemple le petit dispositif solaire autonome alimentant mon salon à Barcelone.
Ce système se compose de deux panneaux solaires de 50 W installés sur le balcon, d’une batterie au plomb de 100 Ah et d’un régulateur de charge de 10 A. L’énergie produite est notamment utilisée pour l’éclairage et le système audio ainsi que pour charger des appareils électroniques comme des ordinateurs portables. L’investissement financier initial a été de 340 euros : 120 euros pour les panneaux solaires, 170 euros pour la batterie et 50 euros pour le régulateur de charge.
Cependant, même si les panneaux solaires devraient tenir 30 ans et le régulateur 10 ans, je dois quand même changer la batterie au plomb tous les 3 à 5 ans. 1 Sur 30 ans, les coûts s’élèvent à 120 euros pour les panneaux, 150 euros pour les régulateurs et dans le meilleur des cas 1 020 euros pour les batteries. Les batteries (et les régulateurs de charge associés) représentent donc 90 % des coûts du cycle de vie.
Le système de stockage représente aussi la majorité de l’énergie « intégrée » au système (et les émissions carbone associées). Il faut 1 200 mégajoules (MJ) d’énergie pour produire une batterie au plomb. 2 Sur 30 ans d’utilisation (au mieux, six batteries), cela équivaut à 7 200 MJ. Les trois régulateurs de charge ajoutent 360 MJ supplémentaires et le bilan énergétique du système de stockage sur 30 ans s’élève alors à 7 560 MJ. 3 Néanmoins, la production des panneaux solaires ne coûte que 2 275 MJ sur un total de 9 835 MJ. 4 Conclusion : plus de 75 % de la consommation totale d’énergie fossile est due au stockage de l’énergie.
L’utilisation d’un autre type de batterie ne modifierait pas significativement cette conclusion. Dans un système hors réseau similaire utilisant des batteries lithium-ion, le stockage d’énergie représenterait 95 % des coûts du cycle de vie (presque le double d’un système fonctionnant avec des batteries au plomb). Même en étant optimiste sur les durées de vie (10 ans) et en tenant compte des régulateurs de charge, les batteries au lithium sont responsables de 70 % de l’énergie engagée dans un réseau solaire. 5 6 Pour les batteries nickel-fer, le stockage représenterait 85 % des coûts du cycle de vie (il n’y a pas de données sur le coût énergétique). 7
L’échelle et le lieu de l’installation n’ont également aucune incidence. Un système plus extensif nécessiterait plus de panneaux solaires, mais aussi des batteries plus grosses et des régulateurs de charge plus puissants et plus coûteux. Les pourcentages restent les mêmes. 8 La structure sur laquelle les panneaux solaires sont montés est le seul facteur pouvant légèrement augmenter leur part dans le coût total. Nous ne prendrons pas en compte ces structures puisque je les ai construites moi-même à partir de bois de récupération. Néanmoins, installer soi-même les panneaux solaires sur un toit est plus compliqué. Même dans ce cas-là, le coût lié au stockage d’énergie reste de loin le facteur le plus important.
L’énergie solaire directe : beaucoup plus économique et durable
Contrairement aux combustibles fossiles, le vent et le soleil ne sont pas disponibles à la demande. C’est là tout le problème dans notre approche des énergies renouvelables : nous insistons pour que l’énergie soit toujours disponible à volonté, qu’importe la météo, la saison ou l’heure. Adapter l’offre d’énergie à la demande, comme par le passé, entraînerait des réductions énormes dans les coûts et l’utilisation des combustibles fossiles.
Par exemple, si je n’avais pas installé de batterie dans mon installation solaire, mon système aurait été environ 10 fois moins cher : 120 euros au lieu de 1 290 euros sur un cycle de vie de 30 ans. Sinon, j’aurais pu dépenser ces 1 290 euros en panneaux solaires et atteindre les 1 075 W avec mon système solaire. Cela représente dix fois la capacité de l’installation avec les batteries, mais ça ne tiendrait pas sur le balcon.
Sans batterie et régulateur de charge, le coût énergétique de l’installation chute de 9 835 MJ à 2 275 MJ. En d’autres termes, je pourrais générer au moins quatre fois plus d’énergie solaire pour le même investissement en combustibles fossiles.
Comment utiliser concrètement l’énergie solaire directe ?
Tout cela est bien beau, mais le soleil n’est pas toujours au rendez-vous et la quantité d’énergie solaire varie selon l’heure et la saison. Par conséquent, la question se pose : comment utiliser concrètement des panneaux solaires sans batteries (ou sans équipements complémentaires dans le cas d’installations reliées au réseau) ?
Pour y répondre, regardons l’exemple d’un pionnier de l’énergie solaire directe : la Living Energy Farm. Cette communauté de sensibilisation environnementale, située dans l’état de Virginie aux États-Unis, est complètement « hors réseau » grâce à l’énergie solaire. Cependant, seulement 10 % de cette énergie est stockée dans une batterie (Nickel-fer), alors que les panneaux solaires alimentent plusieurs maisons, une cuisine commune, un atelier de métallurgie et une ferme. 9 10
L’installation solaire est en activité depuis 2011 et se compose de systèmes distincts réunissant une puissance-crête totale de 1 400 watts. 11 À titre comparatif, la puissance-crête moyenne d’une installation solaire privée au Royaume-Uni et aux États-Unis (pour un ménage) est respectivement de 4 000 watts et de 6 500 watts. Comme dans mon appartement, l’énergie est utilisée avec modération à la Living Energy Farm. Cependant, il y a d’autres raisons pour lesquelles la communauté se passe de batteries.
Certains appareils ne sont utilisés que de jour
Une première raison est évidente : certains appareils électriques ou certaines machines ne sont utilisés que de jour. C’est notamment le cas de toutes les machines de l’atelier de métallurgie, y compris : une scie à ruban, un compresseur, une meuleuse, une scie circulaire, un tour, une fraiseuse et une perceuse. C’est aussi le cas pour les machines agricoles comme le moulin à grains et la pompe pour puits profond. Directement reliées aux panneaux solaires, ces machines ont les mêmes capacités que les technologies modernes du réseau général, si ce n’est le fait de ne pas pouvoir être utilisées la nuit. 10
À une toute autre échelle, l’énergie solaire directe m’a permis d’alimenter : un fer à repasser, un pistolet à colle et une pompe d’arrosage (pour mon balcon). Ajoutons aussi à la liste d’exemples d’appareils et de machines pouvant n’être utilisés que le jour : les aspirateurs, les machines à coudre, les lave-linges, les consoles de jeux, les découpeuses laser et les imprimantes 3D. Il n’est pas si difficile d’envisager une société moderne dans laquelle passer l’aspirateur ou bricoler n’est possible que pendant la journée. Ce n’est certainement pas un retour au Moyen-Âge.
D’un autre côté, les appareils électriques n’ont pas tous besoin d’être constamment surveillés. Les lave-linges et les lave-vaisselles pouvant être programmés pour démarrer automatiquement au lever du soleil sont souvent cités comme exemples d’application d’un réseau électrique « intelligent ». Cependant, cette approche s’appuie sur une infrastructure considérable de transmission électrique, de réseaux de communication et d’appareils électroniques.
En revanche, avec une approche solaire directe et décentralisée, cette « intelligence » est fournie par le soleil et la rotation de la planète. Un lave-linge ou un lave-vaisselle alimenté par énergie solaire directe peut être complètement chargé et allumé le soir. La machine se recharge ensuite « automatiquement » le matin. On peut même utiliser des minuteurs (électroniques ou mécaniques) pour programmer l’activation des équipements l’un après l’autre.
Il reste à déterminer si les nuages constituent un obstacle supplémentaire pour une installation solaire directe. La solution repose sur la taille des panneaux solaires. Doubler la surface des panneaux solaires garantit suffisamment de puissance par temps partiellement couvert. De plus, les coûts économiques et écologiques demeurent bien plus faibles que pour une installation avec des batteries ou autres équipements complémentaires.
L’augmentation supplémentaire de la surface des panneaux solaires permettrait de produire suffisamment d’énergie, même en cas de forte couverture nuageuse. Cependant, au-delà de dix fois la surface originelle, les coûts sont équivalents à ceux d’un système autonome classique avec batteries. En quadruplant leur surface, le système redevient dépendant des combustibles fossiles.
Beaucoup d’appareils possèdent leur propre batterie
Avec l’énergie solaire directe, l’utilisation d’appareils électroniques la nuit tombée reste possible. Comme indiqué précédemment, la Living Energy Farm utilise peu de batteries qui servent, entre autres, à alimenter les luminaires, les ventilateurs ou les appareils électroniques la nuit. 10 Par ailleurs, beaucoup d’appareils modernes sont dotés de leur propre système de stockage. C’est notamment le cas de la grande majorité des véhicules électriques, de la plupart des gadgets électroniques et d’anciens appareils fonctionnant avec des piles AA.
Par conséquent, ce type d’appareil peut être rechargé par énergie solaire directe durant le jour, ce qui permet leur utilisation plusieurs heures après le coucher du soleil grâce aux batteries intégrées. Associé à une banque d’énergie au lithium-ion, un panneau à énergie solaire directe permet également de recharger des appareils USB la nuit. Ce dispositif peut même fonctionner pour l’éclairage, puisque de nombreux luminaires possèdent des batteries et peuvent être utilisés comme des sortes de torches accrochées à différents endroits des pièces et des bâtiments.
Bien entendu, externaliser le stockage d’énergie chimique dans les appareils n’est pas la solution la plus durable. La production de batteries lithium-ion nécessite des combustibles fossiles et (contrairement aux batteries au plomb) elles ne sont pas recyclables. La meilleure solution reste évidemment de limiter l’utilisation des appareils électroniques. Néanmoins, les charger à l’énergie solaire directe est bien plus durable et efficace que d’utiliser d’autres batteries ou un réseau électrique alimenté par des combustibles fossiles. S’il faut utiliser ces appareils technologiques, utilisons-les de la manière la plus intelligente possible.
Stockage d’énergie non électrique
La troisième raison pour laquelle l’énergie solaire directe est bien plus pratique qu’il n’y paraît est que certains appareils peuvent être utilisés une fois le soleil couché grâce à l’énergie thermique. Cette option est bien plus économique et durable que le stockage d’énergie électrique. Le stockage d’énergie thermique est une solution assez répandue pour les systèmes de chauffage des locaux et la production d’eau chaude. L’eau est chauffée par le soleil et est ensuite stockée soit dans une chaudière, soit dans l’enveloppe du bâtiment (pour le chauffage des locaux uniquement). Ce n’est pas surprenant que la Living Energy Farm soit dotée de tels systèmes. C’est aussi l’énergie solaire thermique qui chauffe l’eau de mon appartement.
De plus, cette même approche fonctionne aussi pour deux appareils ménagers essentiels qu’il est nécessaire de faire fonctionner après le coucher du soleil, mais qui sont aussi énergivores : le réfrigérateur et la cuisinière. Plutôt que de stocker l’énergie d’un panneau solaire dans une batterie pour ensuite alimenter un réfrigérateur ou une cuisinière, la Living Energy Farm utilise l’isolation thermique. Cela permet de conserver la chaleur à l’intérieur (dans le cas de la cuisinière) ou à l’extérieur (dans le cas du réfrigérateur) en l’absence d’alimentation électrique. L’isolation thermique est également une solution très efficace énergétiquement, ce qui signifie que ces appareils peuvent fonctionner sur des panneaux solaires de quelques 100 ou 200 watts.
Un réfrigérateur alimenté par énergie solaire directe
Il est tout à fait possible de relier un réfrigérateur classique ou un congélateur directement à un panneau solaire. Néanmoins, une telle installation chaufferait très vite la nuit. Même les réfrigérateurs étiquetés comme étant les plus efficaces énergétiquement présentent une épaisseur d’isolation relativement limitée (généralement 2,5 cm). Cependant, si cette épaisseur d’isolation est portée à 12,5 cm, la consommation d’énergie d’un réfrigérateur est divisée par quatre.12 13 Sa capacité de refroidissement passif peut être amplifiée en ajoutant une masse thermique sous la forme d’un réservoir d’eau à l’intérieur de l’appareil. Pendant la journée, le panneau solaire refroidit l’eau ou la change en glace. La nuit, cette eau (ou glace) ralentit le réchauffement de l’appareil. 14
Aussi, un réfrigérateur à énergie solaire directe s’ouvre par le haut et non par l’avant. L’air froid est lourd, et par conséquent beaucoup moins d’énergie est perdue lorsque quelqu’un ouvre la porte. Tous ces choix de conception cumulés permettent une économie d’énergie considérable. Une étude sur les réfrigérateurs à énergie solaire directe dans des régions très ensoleillées (Texas et Nouveau-Mexique, États-Unis) a démontré qu’ils pouvaient garder leur capacité de refroidissement même après 6 à 7 jours sans alimentation électrique. Les équipements fonctionnent à l’année avec des panneaux solaires de 80 W à 120 W seulement. 15 la Living Energy Farm alimente son réfrigérateur solaire à l’aide d’un panneau de 200 W. 10
Contrairement au chauffage solaire, le refroidissement solaire est parfaitement adapté aux variations saisonnières du rayonnement solaire. Refroidir est plus énergivore en été, la période où le rayonnement solaire est au plus haut. Le réfrigérateur installé au Nouveau-Mexique, mentionné précédemment, a enregistré une consommation de 406 wattheures par jour en été, contre 230 en hiver. 16 De plus, cette technologie peut être utilisée tout le long de la chaîne du froid pour laquelle le réfrigérateur, bien qu’il demeure essentiel, ne représente qu’un maillon. La climatisation est une autre application de l’énergie solaire directe, bien qu’elle soit peu documentée et difficile à mettre en place. 17
Une cuisinière à énergie solaire directe
En principe, une cuisinière standard peut être reliée directement à un panneau solaire, mais comme pour un réfrigérateur standard, ce n’est pas très pratique. On ne peut cuisiner que le jour et cela implique d’installer un grand nombre de panneaux solaires. Une seule plaque chauffante nécessite une puissance électrique de 1 000 watts. Pour résoudre ce problème, les plaques des cuisinières solaires électriques sont enveloppées d’un isolant thermique. En principe, cette technologie est la combinaison d’une cuisinière électrique et d’une marmite norvégienne.
Grâce à l’isolation thermique, une cuisinière solaire électrique emmagasine progressivement la chaleur pendant le jour pour pouvoir ensuite cuisiner une fois la nuit tombée. Ainsi, il est possible d’atteindre de hautes températures à moindre coût énergétique. Cela revient à « charger » la cuisinière, non pas avec de l’électricité, mais avec de la chaleur.
Des chercheurs de l’université d’État polytechnique de Californie (Cal Poly) ont construit la première cuisinière solaire électrique en 2015. Leur appareil de 12 volts, qui a évolué depuis, n’a besoin que d’un panneau solaire de 100 W pour fonctionner. Il fait bouillir un litre d’eau en une heure. Sur une journée ensoleillée, il peut cuire presque 5 kg de haricots, de riz, de ragoût ou de pommes de terre.18
En utilisant une marmite avec un fond beaucoup plus épais (5-10 kg), il devient possible de cuisiner après la tombée de la nuit. L’équipe de recherche de Cal Poly a notamment réussi à atteindre une température de 250 °C à l’intérieur du dispositif de stockage par chaleur sensible, après cinq heures de charge par un panneau solaire de 100 W. En trois secondes, ils ont ainsi fait bouillir un litre d’eau après le coucher du soleil. Au cours d’un autre test, ils ont réussi à cuire 1 kg de légumes en deux minutes. La configuration idéale est de disposer de deux marmites, une avec stockage de chaleur et l’autre sans. On peut alors utiliser une cuisinière solaire électrique pour des cuissons lentes ou rapides, selon le moment de la journée et le plat à préparer. 19
Thermique ou électrique ?
Comme pour le chauffage des locaux et la production d’eau chaude, les cuisinières et les systèmes de refroidissement solaires peuvent fonctionner avec ou sans électricité, soit à l’aide de panneaux photovoltaïques, soit à l’aide de capteurs solaires thermiques. Mais, les cuisinières et systèmes de refroidissement solaires sont plus économiques et plus efficaces énergétiquement quand ils fonctionnent à l’aide d’électricité, ce qui n’est pas le cas pour le chauffage solaire.
Le chauffage des locaux et de l’eau peut s’obtenir avec de faibles écarts de températures. Ils peuvent être fournis par des capteurs thermiques solaires bon marché composés de plaques de verre et de conduites d’eau. En revanche, les systèmes de refroidissement solaires et les cuisinières solaires nécessitent des écarts de température plus importants, qui requièrent des capteurs solaires thermiques plus sophistiqués (à tubes sous vide ou paraboliques), plus chers que les panneaux photovoltaïques. 20 21
La seule exception est la cuisinière solaire classique, composée d’une boîte isolée avec un couvercle en verre, qui ne peut pas atteindre des températures aussi hautes. Les cuisinières électriques solaires présentent encore d’autres avantages. Avec un appareil non électrique, il faut cuisiner à l’extérieur, ce qui est moins pratique et moins efficace, surtout en hiver ; les pertes d’énergie sont plus grandes pour une cuisinière solaire thermique. Les cuisinières solaires électriques sont aussi plus rentables énergétiquement puisqu’elles sont isolées de tous les côtés. Elles sont aussi plus performantes par temps couvert et après le coucher du soleil. À la Living Energy Farm, la cuisinière solaire parabolique n’est utilisée que lorsque les conditions sont optimales : quand le soleil brille fort et qu’il fait chaud.
Quels défis techniques ?
Même si la Living Energy Farm met en œuvre toutes ces applications de l’énergie solaire directe, quelques défis techniques subsistent pour ceux qui voudraient faire de même. Presque toutes nos technologies modernes sont conçues pour être utilisées avec une alimentation énergétique stable et continue. Il pourrait en être autrement, mais l’énergie solaire directe nécessite généralement un peu de bricolage. Construire un système solaire direct est bien plus facile que de construire un système autonome avec batteries, mais cela implique souvent des ajustements au niveau des dispositifs.
Certains appareils peuvent être reliés directement à un panneau solaire : il suffit de connecter les bornes positives et négatives du panneau et de l’appareil. Par exemple, les machines à moteurs CC tolèrent d’importantes fluctuations d’alimentation électrique. L’atelier de métallurgie et les machines agricoles de la Living Energy Farm fonctionnent ainsi. Si les nuages bloquent le soleil, la charge électrique combinée peut surpasser la puissance fournie par les panneaux solaires, mais cela n’arrête pas les machines. Tous les moteurs ralentiront puisqu’ils se partageront l’énergie disponible, mais ils continueront néanmoins à fonctionner. 10 22
Les appareils utilisant des éléments à résistance chauffante sont également concernés, par exemple les chaudières, les plaques de cuisson ou les systèmes de chauffage électrique. Ils fonctionnent quelque soit la puissance ou la tension, seule leur vitesse varie. Un réfrigérateur à alimentation solaire directe fonctionne idéalement avec un compresseur à courant continu variable, lequel peut ajuster sa vitesse en fonction des variations de la production d’énergie solaire. 10 23
De nombreux autres appareils requièrent une tension d’entrée précise et stable, ne correspondant généralement pas à celle produite par un panneau solaire. Néanmoins, il est possible de remédier à cet inconvénient en installant un convertisseur DC-DC (convertisseur « buck » ou « boost ») entre le panneau solaire et l’appareil. Il s’agit d’un petit module électronique qui transforme la tension fluctuante du panneau solaire en une tension de sortie constante adaptée à un appareil basse tension (5 V, 12 V ou plus). 24
Si vous ajoutez un onduleur, les appareils fonctionnant sur secteur pourront aussi être alimentés directement par un panneau solaire. 25 Les convertisseurs DC-DC sont donc nécessaires pour tous les appareils qui contiennent des composants électroniques. C’est le cas de nombreux appareils aujourd’hui, notamment ceux qui fonctionnaient jusqu’à récemment sans électronique, comme les lave-linges ou les machines à café. En règle générale, il existe deux façons d’alimenter ces appareils avec de l’énergie solaire directe. Vous pouvez soit installer un convertisseur DC-DC, soit modifier l’appareil en contournant l’électronique.
Manuels de bricolage et appareils commerciaux
La plupart des installations solaires directes opèrent à basse tension, il est donc possible de faire l’installation soi-même en toute sécurité. Low-tech Magazine publiera bientôt un manuel à ce sujet. Toutefois, la Living Energy Farm opte pour le courant continu à tension plus élevée dans plusieurs de ses installations, comme par exemple les machines-outils de l’atelier de métallurgie (90 V) et un certain nombre de fours solaires électriques de grande puissance (48 V, 180 V). Il est peu recommandé de construire ces systèmes soi-même sans l’aide d’un électricien qualifié : ces tensions électriques peuvent entraîner des accidents mortels.
Si vous souhaitez construire vos propres fours solaires électriques (à basse tension), vous trouverez des manuels complets auprès de la Living Energy Farm ou de la Cal Poly. 26 Les appareils peuvent être fabriqués à partir de matériaux simples. Les matériaux d’isolation doivent être ignifuges (par exemple, la laine de roche, la fibre de verre, la laine naturelle ou l’argile).
Différentes technologies peuvent être utilisées pour les éléments chauffants, mais la solution la plus simple consiste à incorporer des fils de nichrome dans le ciment. Ces fils peuvent être récupérés sur divers appareils tels que les grille-pains, les fours ou les plaques de cuisson. En principe, les fils chauffants peuvent être fixés directement à la marmite, cependant il est plus judicieux de confectionner un « nid » chauffé dans lequel la marmite peut être placée.
L’énergie solaire directe est-elle source de gaspillage ?
La durabilité d’une installation solaire dépend non seulement de la quantité d’énergie nécessaire à la production et à l’entretien de l’infrastructure, mais également de l’énergie générée par les panneaux solaires au cours de leur durée de vie. Selon certains, les installations solaires directes sont beaucoup moins performantes que les installations conventionnelles raccordées au réseau ou alimentées par des batteries.
En effet, on n’utilise pas quotidiennement son aspirateur, son lave-linge ou sa perceuse, et si aucun appareil électrique n’est branché, un panneau solaire ne produira pas non plus d’électricité. Par conséquent, la quantité d’électricité produite par le panneau diminuera au cours de sa vie, alors que l’énergie nécessaire à la fabrication du panneau restera la même. Ainsi, l’énergie produite par un panneau solaire direct est beaucoup plus polluante en termes d’émissions de carbone.
En revanche, comme le stockage de l’énergie dans des batteries (ou l’alternative connectée au réseau) représente une proportion importante de l’énergie totale investie, un panneau solaire autonome peut dilapider une plus grande quantité d’énergie avant de devenir moins durable que son équivalent avec un stockage dans des batteries ou une connexion au réseau.
De plus, la consommation directe d’énergie solaire empêche les pertes de charge et de décharge causées par les batteries, ou encore les pertes d’énergie au niveau de la structure de transmission pour les systèmes raccordés au réseau. Les deux doivent être compensés par l’installation de panneaux solaires supplémentaires. Parallèlement, les panneaux solaires reliés à des batteries ou au réseau électrique gaspillent également de l’énergie, conséquence de la grande différence de production d’énergie entre l’été et l’hiver.
Maximiser l’énergie solaire directe grâce aux services collectifs
Néanmoins, il est important de maximiser la production d’énergie d’un panneau solaire direct. À ce propos, il convient de revenir un instant sur l’exemple initial du système installé sur mon balcon. L’énergie solaire directe constitue un complément intéressant à ce système, en particulier pour le réfrigérateur et le four. Ces appareils m’ont amené à conclure en 2016 qu’il était impossible de déconnecter complètement mon appartement du réseau.
Cependant, la Living Energy Farm démontre qu’il est bel et bien possible de le faire : il y a en effet de la place pour installer 200 watts supplémentaires de panneaux solaires (4 x 50 W) sur le balcon, soit une puissance suffisante pour alimenter un réfrigérateur et une plaque de cuisson isolés thermiquement. Il ne serait donc pas nécessaire d’augmenter la capacité de la batterie.
En revanche, l’énergie solaire directe n’est pas très utile pour la plupart de mes autres appareils. L’installation d’un panneau solaire supplémentaire pour la machine à laver ou la perceuse électrique n’est pas très utile, étant donné qu’elles ne sont pas utilisées quotidiennement. Ainsi, il semble plus intéressant de mettre en place un réseau électrique « intelligent », afin que plusieurs ménages puissent utiliser la même énergie solaire, en sachant qu’il y a toujours une personne qui a besoin de laver du linge ou de percer un trou.
L’installation d’un tel réseau requiert toutefois une infrastructure importante, et ce malgré l’utilisation de l’énergie solaire directe à une telle échelle. Elle ne nécessiterait pas obligatoirement de batteries ou de combustibles fossiles en guise de secours, mais plutôt la mise en place d’un réseau de transmission et de communication.
La Living Energy Farm offre une solution alternative : l’organisation communautaire des tâches ménagères et du travail. Au lieu de disposer d’un réseau électrique communal répartissant l’énergie entre de nombreux foyers individuels, il est possible de mettre en place des services collectifs à production d’énergie décentralisée.
Grâce à l’atelier communautaire de la Living Energy Farm, l’énergie solaire directe est utilisée de manière beaucoup plus efficace qu’au sein d’un atelier individuel dont l’utilisation n’est qu’occasionnelle. Par exemple, une laverie collective utilisée dans chaque rue permettrait d’utiliser l’énergie solaire directe plus efficacement. De plus, cette solution fait économiser beaucoup d’énergie aux appareils de construction et permet de gagner en espace.
L’énergie éolienne directe ?
Cette stratégie prend tout son sens si l’on opte non pas pour l’énergie solaire directe, mais pour l’énergie éolienne directe, ou pour une combinaison des deux. La Living Energy Farm est située dans une région ensoleillée, mais la même approche conviendrait également aux régions venteuses.
Il existe toutefois une différence significative entre l’énergie solaire et l’énergie éolienne. Le rendement d’un panneau solaire ne dépend pas de sa taille. L’énergie solaire est donc idéale pour la production d’énergie décentralisée. En revanche, le rendement d’une éolienne augmente plus que proportionnellement à la hausse du diamètre du rotor. Par conséquent, il est plus intéressant de posséder une seule grande éolienne pour une communauté de ménages, par exemple pour alimenter une laverie ou un atelier collectif, qu’une éolienne par ménage.