Quelle est la différence entre énergie photovoltaïque et énergie solaire ?

ombrières solaires sur un parking d'entreprise

L’engouement pour les énergies renouvelables ne cesse de croître et, parmi elles, l’énergie solaire occupe une place de choix.
Pourtant, derrière cette expression générale se cachent plusieurs technologies aux principes distincts, et la différence entre « énergie solaire » et « énergie photovoltaïque » n’est pas toujours évidente. S’agit-il de la même chose ? Pourquoi choisir parfois l’un plutôt que l’autre ?

Dans cet article, nous allons clarifier ces notions pour mieux comprendre les multiples facettes de l’énergie solaire et la place singulière du photovoltaïque. Vous verrez en quoi ces deux approches, loin d’être concurrentes, se complètent et participent chacune, à leur manière, à dessiner un avenir énergétique plus durable.

Qu’est-ce que l’énergie solaire ?

L’expression « énergie solaire » englobe toutes les manières d’exploiter le rayonnement émis par le Soleil. Ressource inépuisable de lumière et de chaleur, le Soleil offre un potentiel énergétique immense, bien que son intensité varie selon la latitude, l’altitude, la météo ou la saison.

Au-delà d’un simple concept, l’énergie solaire se décline sous diverses formes, chacune fondée sur un principe d’exploitation différent. Elle peut être harnessée pour fournir de la chaleur (solaire thermique), pour produire de l’électricité (solaire photovoltaïque), ou pour valoriser l’éclairage et la chaleur naturelle dans les bâtiments grâce à une architecture bioclimatique.

S’y ajoutent des applications plus originales, comme les cuiseurs solaires, le dessalement de l’eau de mer ou l’intégration du solaire en agriculture (séchage, agrivoltaïsme).

Approfondir l’énergie photovoltaïque

L’énergie photovoltaïque est une branche spécifique de l’énergie solaire, dédiée à la conversion directe de la lumière du Soleil en électricité.

Au cœur de ce procédé se trouve l’effet photovoltaïque, un phénomène physique découvert au XIXe siècle, qui permet à certains matériaux semi-conducteurs de produire un courant électrique lorsqu’ils sont exposés à la lumière.

1. Le principe de base : la cellule photovoltaïque

Une cellule photovoltaïque est généralement composée de silicium, un matériau semi-conducteur très répandu. Lorsque les photons (particules de lumière) frappent la cellule, ils transfèrent leur énergie aux électrons du silicium.

Les électrons ainsi libérés peuvent alors circuler, créant un courant électrique continu. Plusieurs cellules assemblées forment un module, et plusieurs modules constituent un panneau photovoltaïque.

2. Des applications variées

Les panneaux photovoltaïques s’intègrent dans une multitude de contextes :

→ Résidentiel : Sur une toiture, ils peuvent couvrir une partie ou la totalité de la consommation électrique d’un foyer.

→ Fermes solaires : De vastes installations au sol produisent de grandes quantités d’énergie, injectées dans le réseau électrique.

→ Solutions hors réseau : Dans les zones isolées ou difficiles d’accès, les panneaux photovoltaïques rendent possible l’électrification sans recourir à des infrastructures lourdes.

3. L’importance de l’onduleur et du réseau

L’électricité issue des cellules photovoltaïques est en courant continu (DC). Pour alimenter les appareils du quotidien, elle doit être convertie en courant alternatif (AC) grâce à un onduleur.

Le raccordement au réseau électrique facilite ensuite la redistribution de cette électricité verte, sa revente ou sa combinaison avec d’autres sources d’énergie. Pour OPALE, c’est cette flexibilité qui est un des atouts majeurs du photovoltaïque.

4. Une technologie en plein essor

Les progrès techniques ont considérablement amélioré l’efficacité des cellules photovoltaïques et réduit leurs coûts de production.

Désormais, le photovoltaïque est compétitif dans un nombre croissant de pays et de situations, soutenu par des politiques publiques favorables, des incitations financières et une demande croissante pour des énergies plus propres.

Énergie solaire thermique vs énergie solaire photovoltaïque

L’énergie solaire ne se limite pas à la production d’électricité. Bien avant l’exploitation de l’effet photovoltaïque, le Soleil servait déjà à chauffer l’eau et l’air grâce à des dispositifs simples : c’est ce que l’on appelle l’énergie solaire thermique.

Comprendre les différences entre cette approche et le solaire photovoltaïque permet de saisir toute la diversité des technologies solaires et de mieux adapter son choix à ses besoins.

1. Le principe de l’énergie solaire thermique

L’énergie solaire thermique capte la chaleur du Soleil à l’aide de capteurs thermiques. Ces derniers, exposés au rayonnement, se réchauffent et transfèrent leur chaleur à un fluide (eau ou air) qui peut ensuite être utilisé pour le chauffage domestique, l’eau chaude sanitaire, le chauffage de piscines, ou même pour des procédés industriels.

C’est une technologie simple, efficace et ancienne, qui produit de la chaleur, mais pas d’électricité.

En France, par exemple, l’ADEME estime qu’un chauffe-eau solaire peut couvrir entre 50% et 70% des besoins annuels en eau chaude d’un foyer dans un climat tempéré (ADEME, Guide sur le solaire thermique).

2. Le principe de l’énergie solaire photovoltaïque

À l’inverse, l’énergie solaire photovoltaïque convertit directement la lumière du Soleil en électricité grâce à des cellules semi-conductrices.

Cette électricité, généralement injectée dans le réseau ou autoconsommée, peut alimenter une large gamme d’applications, du simple éclairage aux appareils électroménagers.

3. Les usages et complémentarités

  • Solaire thermique : Parfait pour fournir de la chaleur directement, le solaire thermique se révèle particulièrement avantageux pour les besoins en eau chaude sanitaire et en chauffage.
    Avec un réservoir de stockage (ballon d’eau chaude), on peut lisser la demande et maximiser l’utilisation de la chaleur solaire.
  • Solaire photovoltaïque : Le photovoltaïque répond aux besoins électriques, offrant une flexibilité unique. Il permet, par exemple, l’autoconsommation, la revente du surplus d’électricité, ou le couplage avec d’autres sources d’énergie.
    C’est un levier clé pour diversifier son mix énergétique, surtout dans un contexte où la chute des coûts et l’amélioration des rendements rendent la technologie encore plus accessible.

4. Comment choisir entre solaire thermique et photovoltaïque ?

Le choix dépend de vos besoins :

Besoin de chaleur directe (eau chaude, chauffage) : Le solaire thermique est généralement plus rentable et plus efficace pour cette fonction précise.

Besoin d’électricité renouvelable : Le solaire photovoltaïque s’impose pour répondre à des usages électriques variés, offrant une autonomie partielle, une flexibilité d’usage et une compatibilité avec d’autres solutions énergétiques.

Les deux technologies solaires, loin de s’opposer, se complètent. On peut d’ailleurs facilement imaginer un foyer combinant un chauffe-eau solaire pour assurer ses besoins en eau chaude et des panneaux photovoltaïques pour produire une partie de son électricité.

Différence entre « énergie solaire » et « énergie photovoltaïque »

Le terme « énergie solaire » est un vaste « parapluie » qui regroupe toutes les manières d’exploiter le rayonnement du Soleil.

Il englobe la conversion de la lumière en chaleur (solaire thermique), la transformation de cette même lumière en électricité (solaire photovoltaïque), l’optimisation de l’éclairage naturel en architecture bioclimatique, le séchage solaire pour l’agriculture, ou encore l’utilisation de cuiseurs solaires.

L’énergie photovoltaïque, quant à elle, constitue une sous-catégorie précise au sein de cette famille. Son objectif unique est de convertir directement le rayonnement solaire en électricité grâce à l’effet photovoltaïque.

Contrairement au solaire thermique, qui produit de la chaleur utilisable telle quelle, le photovoltaïque génère un courant électrique pouvant alimenter des appareils, être stocké dans des batteries ou injecté dans le réseau.

En résumé, la différence est simple :

→ L’énergie solaire : Un terme global désignant toutes les technologies exploitant le rayonnement solaire, que ce soit pour chauffer de l’eau, produire de l’électricité ou améliorer l’éclairage naturel.

→ L’énergie photovoltaïque : Une sous-catégorie dédiée exclusivement à la production d’électricité à partir du Soleil, via l’effet photovoltaïque.

Comprendre cette nuance permet d’employer les bons termes et d’identifier clairement les choix adaptés à chaque besoin.

Les avantages et les inconvénients de chaque approche

1. Énergie solaire thermique

Les avantages de l’énergie solaire thermique :

→ Efficacité dans le domaine de la chaleur : Le solaire thermique est imbattable lorsqu’il s’agit de chauffer de l’eau ou de l’air, couvrant efficacement les besoins en eau chaude sanitaire et en chauffage domestique.

→ Technologie simple et durable : Ces systèmes sont fiables, nécessitent peu d’entretien, et leur conception épurée garantit une durée de vie prolongée.

→ Retour sur investissement rapide : En raison de coûts d’installation inférieurs à ceux du photovoltaïque, le solaire thermique offre une rentabilité attractive, notamment dans les régions ensoleillées.

Les inconvénients de l’énergie solaire thermique :

→ Usage limité à la chaleur : Contrairement au photovoltaïque, il ne produit pas d’électricité, ce qui restreint son usage à des applications thermiques.

→ Dépendance aux conditions climatiques : Les performances dépendent des conditions climatiques. Par temps couvert ou en hiver, son efficacité peut diminuer, nécessitant des solutions d’appoint (comme une chaudière).

2. Énergie photovoltaïque

Les avantages de l’énergie photovoltaïque :

→ Production d’électricité renouvelable et polyvalente : Le photovoltaïque répond à une multitude d’usages : alimentation d’appareils électriques, éclairage, et injection d’électricité sur le réseau.

→ Modularité et adaptabilité : Les panneaux photovoltaïques se déclinent en diverses tailles et configurations : installations sur toits, au sol, intégrées aux bâtiments (BIPV), ou autonomes pour les zones isolées.

→ Baisse constante des coûts : Grâce aux avancées technologiques, le coût des panneaux a chuté de 80 % entre 2010 et 2020 (source : IEA). Aujourd’hui, le photovoltaïque est compétitif même sans subventions dans de nombreux pays.

Les inconvénients de l’énergie photovoltaïque:

→ Intermittence et stockage : La dépendance à l’ensoleillement entraîne une variabilité dans la production, nécessitant des batteries ou un raccordement au réseau pour compenser.

→ Coûts d’investissement initiaux plus élevés : Bien que les coûts aient diminué, les projets d’envergure ou complexes peuvent encore représenter un investissement notable.

3. Trouver un équilibre entre les deux

L’approche optimale réside souvent dans une combinaison des deux technologies. Par exemple, un foyer peut :

→ Utiliser un chauffe-eau solaire thermique pour couvrir ses besoins en eau chaude sanitaire de manière rentable et efficace.

→ Installer des panneaux photovoltaïques pour produire de l’électricité, alimenter des appareils ou revendre le surplus au réseau.

Cette complémentarité maximise les avantages des deux systèmes, répondant à des besoins variés tout en exploitant au mieux les ressources solaires. Un tel mix énergétique incarne une solution équilibrée et durable, parfaitement alignée avec les ambitions de la transition énergétique

Les tendances et les perspectives d’avenir

Le domaine de l’énergie solaire est en plein essor, porté par l’urgence climatique, les avancées technologiques et une volonté collective de bâtir un futur énergétique durable.

Faisons le point sur les tendances de demain dans ce domaine.

1. Progrès technologique et baisse des coûts

Les progrès en matière de recherche et développement se traduisent par des cellules photovoltaïques plus performantes, des capteurs solaires thermiques plus efficaces et des matériaux innovants (pérovskites, films minces, etc.).

Ces améliorations renforcent la compétitivité des solutions solaires. D’ailleurs le coût des panneaux photovoltaïques a diminué de plus de 80 % au cours de la dernière décennie, rendant cette technologie accessible dans de nombreux pays.

2. Stockage et réseaux intelligents de l’énergie

La production solaire reste dépendante du rayonnement solaire, mais des solutions émergent pour pallier cette intermittence :

→ Batteries performantes : La baisse des coûts des batteries lithium-ion (-85 % depuis 2010, selon BloombergNEF) facilite le stockage d’électricité.

→ Stockage thermique : Des systèmes innovants, comme les ballons solaires ou les sels fondus, permettent de conserver la chaleur pour une utilisation différée.

→ Smart grids : Les réseaux intelligents optimisent la distribution de l’énergie, intégrant diverses sources renouvelables pour un mix énergétique stable et résilient.

Les systèmes hybrides combinant solaire, éolien, et stockage d’énergie apparaissent comme des solutions prometteuses pour renforcer l’autonomie énergétique des territoires.

3. Agrivoltaïsme et intégration au bâti

De nouvelles approches émergent pour mieux exploiter la surface disponible et créer des synergies :

→ Agrivoltaïsme : En associant panneaux photovoltaïques et cultures agricoles, cette approche doublement bénéfique améliore le rendement des cultures tout en produisant de l’énergie. En France, 4 GW de projets agrivoltaïques sont déjà en développement (source : Syndicat des Énergies Renouvelables).

→ Intégration au bâti (BIPV) : Les tuiles solaires, façades actives et vitrages photovoltaïques transforment les bâtiments en véritables producteurs d’énergie, un atout pour l’autonomie énergétique urbaine.

4. Soutien réglementaire et coopérations internationales

Les politiques publiques jouent un rôle déterminant dans l’adoption du solaire :

→ Incitations financières : Tarifs de rachat, crédits d’impôt, et subventions encouragent les investissements, notamment pour les particuliers et petites entreprises.

→Coopérations transfrontalières : L’Union européenne vise 45 % d’énergie renouvelable d’ici 2030 (source : REPowerEU), avec le solaire comme pierre angulaire. Les partenariats internationaux favorisent la standardisation et accélèrent la transition énergétique mondiale.

5. Le solaire, acteur clé de la transition énergétique

Le solaire est déjà au centre des efforts pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et atteindre les objectifs climatiques.

→ Photovoltaïque : En 2023, l’énergie solaire représentait environ 12 % de la production d’électricité en Europe (source : Ember Climate), avec une croissance prévue de 20 % par an d’ici 2030.

→ Thermique : Les systèmes solaires thermiques contribuent massivement à la décarbonation du chauffage, notamment dans l’industrie et le résidentiel.

Alors que la demande mondiale en énergie propre ne cesse de croître, le solaire s’affirme comme une solution polyvalente et indispensable.

Conclusion – Quelle est la différence entre énergie photovoltaïque et solaire ?

Si le « solaire » désigne globalement toutes les utilisations du rayonnement du Soleil, l’« énergie photovoltaïque » se concentre sur la conversion directe de la lumière en électricité. Tandis que, le solaire thermique vise à fournir de la chaleur, qu’il s’agisse d’eau chaude sanitaire, de chauffage ou d’applications industrielles.

Comprendre ces nuances permet de mieux orienter ses choix, que l’on soit un particulier cherchant à diminuer sa facture énergétique, une entreprise souhaitant verdir ses approvisionnements ou une collectivité voulant offrir à son territoire de nouvelles perspectives économiques et environnementales.

Avec les progrès technologiques, la baisse des coûts et le soutien des politiques publiques, le solaire – sous toutes ses formes – occupe une place de plus en plus centrale dans nos systèmes énergétiques.