L'énergie solaire dans les Smart Cities

Zoom sur l’énergie solaire

Une ville intelligente utilise en grande partie les nouvelles technologies pour être performante. Wifi, open-data, objets connectés… Toutes ces innovations demandent énormément d’énergie au quotidien. Malheureusement, puiser constamment dans les énergies fossiles de la planète est préjudiciable aux intérêts de la Smart City en raison de son impact néfaste sur l'environnement.

De plus en plus, la Smart City se tourne donc vers des énergies alternatives plus vertes, comme l’énergie solaire.

Il en existe deux types :

1. - L’énergie photovoltaïque : elle se récolte grâce à des panneaux solaires de manière très simple. Installés sur le toit des habitations des particuliers ou des bâtiments publics, ils permettent de capter la lumière du soleil et de la transformer en électricité.
2. Pour bien en comprendre l’utilité, un panneau solaire est composé d’un onduleur et d’un compteur. Tous 3 combinés, ils permettent de récupérer l’énergie transmise par le soleil, de la transformer en électricité mais aussi de la redistribuer si nécessaire aux bâtiments adjacents qui en ont besoin.
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4. - L’énergie solaire thermique : cette fois, ce n’est pas la luminosité du soleil qui est récoltée mais la chaleur dégagée par cette lumière. Cette chaleur réchauffe un fluide qui peut ensuite être utilisé pour la production d’eau chaude, de chauffage etc. Elle peut aussi être transformée en énergie mécanique, et donc en électricité. Dans ce dernier cas, on parle de solaire thermodynamique.

L’avantage de l’énergie solaire pour les Smart Cities

On l’a vu, l’énergie solaire s’ancre totalement dans le processus de développement d’une Smart City. Mais plus précisément :

1. - D’un point de vue écologique. Le soleil permet de ne plus puiser inlassablement dans les ressources fossiles de la planète. Les rejets de CO2 sont donc considérablement réduits et les ressources naturelles préservées. Utiliser des énergies vertes est une des pierres angulaires d’une Smart City.
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3. - D’un point de vue économique. Si le coût de l’installation des panneaux solaires était très élevé il y a quelques années, il a été divisé par deux en 5 ans en France. De plus, l’investissement est sûr d’être amorti au bout de quelques années. L’installation photovoltaïque est certaine d’être rentabilisée, notamment dans des régions très ensoleillées.

Si l’énergie solaire est utilisée sur les toits des bâtiments, elle l’est aussi pour alimenter des projets plus petits dans la Smart City. Sur la Place de la Nation à Paris, des panneaux solaires sont par exemple utilisés pour alimenter un mur végétal connecté. Ce mur végétal absorbe autant de pollution que 275 arbres classiques. L’énergie solaire peut donc aussi être utilisée de façon complémentaire avec les autres mesures de développement des Smart Cities.

Les différents types d’installations

Les atouts de l’énergie solaire sont indéniables. Mais comment collecter assez d’énergie pour alimenter la Smart City ? En fait, il existe plusieurs types d’installations, en fonction des besoins et des objectifs de la ville.

1. Les panneaux photovoltaïques. À  l’échelle d’un bâtiment public ou d’un logement individuel, les panneaux solaires photovoltaïques servent à fournir de l’électricité aux individus. Les panneaux fixés au toit convertissent la lumière en courant électrique continu.
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3. Les panneaux solaires thermiques. Ici, l’énergie solaire est transmise par rayonnement jusqu’à un fluide, sous forme de chaleur.

Enfin, les panneaux photovoltaïques hybrides combinent ces deux technologies.

Pour exploiter au maximum les ressources solaires, des centrales solaires photovoltaïques sont déployées sur des centaines d’hectares, un peu partout dans le monde. Elles produisent à grande échelle de l’électricité. L'énergie  est enssuite récupérée est intégrée sur les réseaux électriques.

En Aquitaine, un grand parc solaire produit chaque année plus de 350 gigawattheures, soit la consommation électrique journalière de l'ensemble de la population de Bordeaux.

En Californie (USA), Kramer Junction est une centrale solaire thermique fournissant de l’électricité à plus de 150 000 foyers près de Los Angeles. Cette étendue de miroirs, aussi grande que Central Park, suit le soleil toute la journée, comme un champ de tournesol. La chaleur du soleil est renvoyée à des tubes contenant de l’huile de synthèse et dont la température peut atteindre 400 degrés. Ces tubes sont ensuite acheminés vers la centrale. Ils traversent des grands récipients d’eau qui dégagent de la vapeur. La pression entraîne des turbines qui produisent alors du courant électrique.

En revanche, des difficultés existent d’un point de vue économique principalement notamment pour les centrales solaires thermiques. Peu de villes acceptent de fournir ou même disposent de beaucoup de surface pour un tel projet. L’acheminement de l’électricité vers les différents foyers coûte aussi cher. Par ailleurs, ce type de centrales ne permet pas de stocker l’électricité lorsque le soleil ne brille plus. Elles cessent alors de fonctionner la nuit. Seules les centrales thermodynamiques le permettent.

Les acteurs développant l’énergie solaire

L’énergie solaire est l’une des énergies les moins polluantes, avec le vent. Cependant, les installations pour la collecter coûtent cher. Les grands projets sont mis en place par des acteurs engagés pour l’environnement, croyant en son potentiel et souhaitant investir durablement. Il peut y avoir des investisseurs privés croyant au potentiel d’une région, d’un bâtiment, d’une région etc. ou bien l’Etat.

Aux Etats-Unis par exemple, la ville de Babcock Ranch est conçue pour être à énergie positive. Ce projet est mené par des entreprises privées dont l’agence immobilière Kitson & Partners. C’est la première ville verte des Etats-Unis. Dans les années à venir, elle compte d’ailleurs produire plus d’électricité qu’elle n’en consomme.

À Lyon, l’écoquartier Confluence peut aussi être cité. Là, 150 hectares sont divisés en logements, locaux d’activité, commerces, hôtels et loisirs. En matière d’énergie, certaines constructions sont certifiées HQE (Haute qualité environnementale), ou sont à énergie positive. Le complexe HIKARI par exemple, est un ensemble de 3 bâtiments conçu pour produire plus d’énergie qu’il n’en consomme. Des toitures végétalisées ont aussi été installées pour rendre les bâtiments autonomes en chauffage et optimiser la température à l’intérieur des structures.

Conclusion

L’énergie solaire, quelle que soit la forme qu’elle prend, est primordiale dans une Smart City.

Même si elle reste coûteuse, les villes intelligentes tentent de ne plus puiser dans les énergies fossiles, et d’y avoir recours au maximum. A terme, elles souhaitent même être auto-suffisantes en énergie grâce à elle. Mais un tel travail ne peut se faire sans initiative citoyenne. Heureusement, les mentalités suivent le mouvement. Ancré dans les consciences, le recours à l’énergie solaire ne va donc cesser de prendre de l’ampleur dans les années à venir, lentement, mais sûrement.