Les panneaux solaires fonctionnent-ils la nuit ?

L'énergie solaire est l'une des sources d'énergie les plus respectueuses de l'environnement et relativement stables sur Terre, mais elle présente un défaut important : elle "cesse de fonctionner" après le coucher du soleil, la nuit, et l'homme ne peut plus exploiter son énergie. Or, la nuit est précisément le moment où la consommation d'énergie atteint son maximum : éclairage, chauffage, climatisation, etc.

Dans ce billet, nous verrons pourquoi les panneaux solaires ne peuvent pas fonctionner la nuit, comment utiliser pleinement la fenêtre diurne limitée de l'énergie solaire pour les besoins nocturnes et s'il existe des technologies alternatives de production d'énergie nocturne.

1. Les panneaux solaires ne peuvent pas fonctionner la nuit

Lorsque la lumière du soleil frappe un panneau solaire, elle déclenche un phénomène connu sous le nom de l'effet photovoltaïque. La lumière du soleil excite les électrons dans les matériaux semi-conducteurs, leur donnant suffisamment d'énergie pour passer de la bande de valence à la bande de conduction, créant ainsi des paires électron-trou. Sous l'influence d'un champ électrique, ces électrons et ces trous sont séparés, ce qui produit un courant électrique.

Le clair de lune, quant à lui, est en fait la lumière du soleil réfléchie par la surface de la lune. La nuit, même si la lumière de la lune contient un peu de lumière visible et ultraviolette, elle peut théoriquement déclencher un effet photovoltaïque.

Il est intéressant de noter que l'intensité d'éclairage du clair de lune n'est que d'environ 0.0002%–0.00003% de l'intensité de la lumière du soleil - beaucoup trop faible. Même si les panneaux solaires génèrent une petite quantité de courant au clair de lune, la tension est généralement bien inférieure à la tension de démarrage de l'onduleur (le dispositif central qui convertit le courant continu en courant alternatif dans les systèmes solaires). Si l'onduleur ne peut même pas démarrer, il est impossible de produire de l'électricité utilisable.

2. Comment maximiser l'utilisation de l'énergie solaire

Faire coïncider l'utilisation avec les heures de pointe de la production

Selon les données de l'Agence internationale de l'énergie (rapport AIE 2023), si les propriétaires déplacent les activités énergivores (comme la lessive ou le chauffage de l'eau) vers ces heures, ils peuvent faire passer leur taux d'autoconsommation de 40% à plus de 70%.

Programmation intelligente des appareils

L'utilisation d'appareils intelligents (comme les chauffe-eau programmables, les climatiseurs à accumulation) ou de prises intelligentes pour fonctionner automatiquement pendant les pics de production solaire peut réduire de manière significative la consommation d'électricité du réseau. Selon un rapport du NREL, le contrôle intelligent de la maison peut encore augmenter le taux d'autoconsommation de 10%-20%.

Bien sûr, tout cela suppose des conditions domestiques favorables, sinon une batterie suffisamment grande est indispensable.

Configurer un système de stockage

En l'absence de batterie, l'électricité produite par les panneaux solaires pendant la journée est automatiquement injectée dans le réseau, ce qui donne lieu à une compensation. Toutefois, si une batterie est installée, l'électricité stockée peut être utilisée comme réserve, ce qui permet de ne pas s'inquiéter des coupures de courant ou des tarifs élevés de l'électricité pendant la nuit.

Des études et des cas concrets montrent qu'un système de 5 à 10 kWh système de stockage associé à un système photovoltaïque de 4 à 6 kWc peut faire passer l'autoconsommation solaire de 40%-60% à plus de 90%. Cela signifie que l'énergie solaire excédentaire de la journée est stockée efficacement et utilisée la nuit, ce qui réduit considérablement la dépendance à l'égard du réseau.

Comment adapter la capacité de la batterie aux besoins du ménage ?

Pour une maison dont la consommation annuelle d'électricité est comprise entre 2 500 et 3 500 kWh, un système de stockage de 5 à 10 kWh est généralement adapté.

Scénario d'été : Avec un ensoleillement important et une production photovoltaïque élevée, la batterie se charge complètement entre 6 et 10 heures du matin et se décharge progressivement pendant la nuit pour répondre aux besoins de pointe de la maison, tels que la cuisine et l'éclairage.

Scénario d'hiver : Bien que la production photovoltaïque soit plus faible, la batterie peut encore stocker de l'énergie diurne pour couvrir partiellement les besoins nocturnes et réduire les coûts de l'électricité pendant les heures de pointe.

3. Nouvelles technologies de "production d'électricité nocturne" ?

En 2022, une équipe de l'université de Nouvelle-Galles du Sud a publié une étude innovante montrant que même après le coucher du soleil, le rayonnement infrarouge de la Terre ne s'arrête pas. la chaleur peut être exploitée pour produire de l'électricité.

Le cœur de cette technologie est la diode thermoradiative, un dispositif semi-conducteur similaire aux matériaux utilisés dans les dispositifs de vision nocturne.

Comment cela fonctionne-t-il ?

En journée: Le soleil chauffe la Terre et le sol absorbe cette énergie.
La nuit: La Terre libère de la chaleur dans l'espace froid par le biais du rayonnement infrarouge.
Conversion de l'énergie: La diode thermoradiative convertit ce rayonnement infrarouge en électricité, ce qui permet de produire de l'énergie même en l'absence de lumière solaire.

Comme l'a déclaré le Dr Phoebe Pearce de l'équipe de recherche : "Tout comme les cellules solaires produisent de l'énergie en absorbant la lumière d'un soleil plus chaud, les diodes thermoradiatives produisent de l'énergie en émettant de la lumière infrarouge dans un environnement plus froid. Dans les deux cas, la différence de température est la clé de la production d'énergie".

Bien que la production reste minime jusqu'à présent, il s'agit d'une première étape importante dans la production d'énergie "solaire nocturne" et cela prouve que la production d'énergie basée sur les diodes thermoradiatives est viable. Avec la poursuite des recherches et des avancées technologiques, la production d'énergie par rayonnement thermique est prometteuse pour des applications pratiques dans de nombreux domaines.

Au-delà de la technologie des diodes thermoradiatives, il existe également des études et des technologies telles que la production d'électricité par refroidissement radiatif nocturne et la production d'électricité thermophotovoltaïque nocturne de l'université de Stanford, qui sont susceptibles d'entrer dans notre vie quotidienne dans un avenir proche.

4. Croissance rapide de l'énergie photovoltaïque et du stockage

Selon le rapport de l'AIE de juin 2025, les investissements mondiaux dans le domaine de l'énergie devraient atteindre le chiffre record de $3,3 trillions. Sur ce montant, les investissements dans les technologies énergétiques propres (y compris les énergies renouvelables, le nucléaire et le stockage) s'élèveront à 1 400 milliards de dollars, soit le double des investissements dans les combustibles fossiles.

Incitations gouvernementales et soutien politique

Les gouvernements des États australiens ont mis en place plusieurs programmes de subvention des batteries afin d'encourager les ménages et les entreprises à installer des systèmes de stockage. Par exemple, le Queensland a lancé le programme "Battery Booster", qui offre jusqu'à AU$4 000 de subventions pour les batteries résidentielles. De même, la Nouvelle-Galles du Sud, l'État de Victoria et le Territoire du Nord ont également lancé des programmes d'incitation connexes.

En 2023, l'UE a adopté un Directive sur les énergies renouvelablesL'Union européenne (UE) a lancé le plan "REPowerEU", qui porte son objectif en matière d'énergies renouvelables pour 2030 de 32% à au moins 42,5%, avec l'ambition d'atteindre 45%. Pour atteindre cet objectif, l'UE a lancé le plan "REPowerEU", qui vise à doubler la capacité photovoltaïque solaire d'ici 2025 et à atteindre 600 GW d'ici 2030.

5. Conclusion : L'électricité nocturne dépend du "stockage diurne"

Alors que les panneaux solaires actuels ne peuvent pas compter sur la lumière de la lune ou des étoiles pour produire de l'électricité la nuit et restent liés au cycle du lever et du coucher du soleil, la technologie des batteries de stockage et la programmation intelligente permettent d'étendre l'énergie solaire du jour à la nuit.

Les technologies de production d'énergie nocturne (telles que les diodes thermoradiatives et les systèmes thermophotovoltaïques nocturnes) en sont encore au stade expérimental, mais à mesure que la technologie progresse, nous pourrions voir apparaître à l'avenir des systèmes "solaires nocturnes" réellement viables.