Au cours des 10 dernières années, le changement climatique est passé au premier plan des agendas politiques du monde entier: qu’est-ce qui le cause et comment pouvons-nous minimiser son impact? Alors que les gens commencent à réaliser que les ressources de la Terre sont limitées, la demande de technologies vertes augmente.
Parmi ces innovations vertes, les panneaux solaires se sont avérés particulièrement populaires. Mais qu’en est-il de ceux qui vivent dans des climats plus nuageux et plus ternes, peuvent-ils utiliser la ressource la plus abondante au monde?
Oui, la technologie solaire peut être alimentée par des lumières LED, mais pas aussi efficacement que la lumière du soleil. En effet, les LED émettent des spectres lumineux similaires à la lumière naturelle du soleil. Cependant, le flux lumineux, la température de couleur et la distance d’une ampoule LED influencent la quantité d’énergie qu’un panneau solaire peut produire.
Les panneaux solaires ont-ils besoin de soleil ou simplement de lumière?
Avant de parler des LED, il convient d’expliquer le fonctionnement des panneaux solaires.
L’énergie solaire est la source d’énergie alternative qui connaît la croissance la plus rapide au monde.
Les systèmes d’énergie solaire tirent parti d’un phénomène physique appelé l’effet photovoltaïque, dans lequel la lumière du soleil peut produire de l’électricité.
L’effet photovoltaïque a été créé en 1839 par le scientifique français Edmund Becquerel.
Les panneaux solaires modernes sont fabriqués à partir de semi-conducteurs appelés silicium. Comme les lumières LED, elles sont appelées semi-conducteurs car chaque cellule a deux couches: une chargée positivement et une chargée négativement.
À l’intérieur de chaque coquille se trouvent un tas d’atomes densément emballés.
Lorsque la lumière du soleil frappe la cellule solaire, ces atomes sont altérés. Les photons de la lumière font tomber les électrons des atomes, ce qui génère à son tour de l’électricité.
L’électricité est ensuite utilisée pour alimenter des appareils ou stockée dans une banque de réserve.
Ce processus fonctionne parce que les cellules des panneaux solaires correspondent à peu près au spectre du soleil, ce qui lui permet d’absorber la lumière.
En substance, cela signifie que les lumières artificielles peuvent également être utilisées pour alimenter des panneaux solaires tant que le spectre de lumière qu’elles émettent est similaire à celui de la lumière du soleil.
La température de couleur de la lumière affecte-t-elle les panneaux solaires?
Dans cette optique, examinons les facteurs qui influencent l’effet photovoltaïque.
Le soleil émet de l’énergie sous forme d’ ondes électromagnétiques, plus précisément de lumière ultraviolette, visible ou infrarouge.
La plupart des ondes ultraviolettes et infrarouges sont épuisées ou perdues lors du voyage du soleil à la terre. Ainsi, l’irradiance la plus élevée est obtenue à partir de la région de la lumière visible.
Cette région comprend toutes les couleurs de l’arc-en-ciel et sa longueur d’onde varie de 400 à 780 nanomètres.
Sur cette base, les fabricants optimisent leurs panneaux solaires afin qu’ils absorbent principalement les longueurs d’onde de la lumière visible.
Cela signifie que les ondes ultraviolettes plus courtes et les ondes infrarouges plus longues sont gaspillées.
Les longueurs d’onde plus courtes traversent la cellule solaire, mais les longueurs d’onde plus longues n’ont pas assez d’énergie pour faire tomber les électrons des atomes.
En fin de compte, cela signifie que la couleur de la lumière artificielle a un impact significatif sur la quantité d’énergie qu’un panneau solaire peut produire. Mais qu’est-ce que cela signifie pour les LED?
Comme le soleil, les LED émettent de la lumière visible, infrarouge et ultraviolette.
La proportion de chacun dépend de la température de couleur de l’ampoule. La température de couleur fait référence à la nuance de lumière blanche émise, mesurée en degrés Kelvin (K).
Les LED sont disponibles dans une variété de températures de couleur. Comme point de référence, la température de couleur de la lumière du soleil est d’environ 5900K. Par conséquent, les LED proches de cette température de couleur seront les plus efficaces.
Les ampoules avec des températures de couleur plus basses (1000 – 5000K) émettront des tons plus chauds qui contiennent plus d’ondes infrarouges.
Mais les ampoules avec des températures de couleur plus élevées (5 000 à 10 000 K) émettront des teintes plus froides qui contiennent plus de longueurs d’onde ultraviolettes.
Étant donné que les panneaux solaires ne sont pas conçus pour absorber les ondes infrarouges ou ultraviolettes, les ampoules LED extrêmement chaudes ou froides ne généreront pas beaucoup d’énergie.
Par conséquent, lors du choix d’une ampoule LED pour alimenter des panneaux solaires, recherchez une température de couleur comprise entre 5000 et 6000K.
La lumière LED peut-elle charger un cadran solaire?
Qu’est-ce que cela signifie pour la technologie de l’énergie solaire? Les panneaux de cadran solaire ne mesurent généralement que quelques centimètres de long, donc une ampoule LED peut sûrement leur fournir rapidement une charge suffisante.
Malheureusement, ce n’est pas si simple.
Une ampoule LED ne remplace pas le soleil. Lors d’une journée d’été typique, le soleil produit environ 1 000 watts d’énergie solaire par mètre carré. Les ampoules LED, quant à elles, ont généralement une puissance comprise entre 5 et 15 W, et émettent entre 300 et 500 lumens.
Cela signifie qu’il faudra beaucoup plus de temps pour alimenter un cadran solaire avec une lumière LED qu’avec la lumière du soleil. Dans certains cas, une charge de 15 minutes au soleil équivaut à 8 à 10 heures d’exposition aux LED.
De plus, les jours nuageux font que les panneaux solaires se chargent 5 fois plus lentement. Par conséquent, même par temps nuageux, un cadran solaire se chargera plus rapidement à l’extérieur que sous une lumière LED.
Donc, la réponse courte est que vous pouvez charger un cadran solaire avec une ampoule LED, mais que ce soit efficace de le faire est une autre question.
L’éclairage LED est-il une bonne alternative pour alimenter les panneaux solaires intérieurs?
Si votre appareil solaire est déchargé et qu’il fait nuit, que pouvez-vous faire?
Dans cette situation, charger le panneau solaire avec une lumière LED est une bonne solution. Par rapport aux ampoules traditionnelles, les LED sont une source de lumière directionnelle.
Cela signifie que la LED peut être dirigée directement vers le panneau solaire pour maximiser son impact.
Les ampoules CFL (fluorescentes compactes), en revanche, ne sont pas directionnelles, ce qui signifie que leur lumière est moins intense, puisqu’elle est diffusée dans toutes les directions.
Lorsque les panneaux solaires sont chargés, c’est un inconvénient car moins de lumière atteindra le panneau, ce qui équivaut à moins de charge.
Malgré cela, les LED ne doivent être utilisées pour charger les panneaux solaires que lorsqu’il n’y a pas d’autre option. C’est parce que c’est contre-intuitif.
Les panneaux solaires sont conçus pour réduire notre empreinte sur la planète en utilisant l’énergie renouvelable du soleil.
Alors que la lumière du soleil est gratuite, la lumière d’une LED ne l’est pas. L’électricité utilisée pour alimenter une LED provient du réseau national, qui crée de l’électricité en brûlant des combustibles fossiles.
Ceci est aggravé par le fait que les LED mettent plus de temps à produire la même quantité d’énergie que le soleil, de sorte que la LED aura besoin de beaucoup d’électricité.
Si vous envisagez un système de panneaux solaires qui repose sur l’utilisation de LED, vous voudrez peut-être y repenser!
Conclusion
En bref, les lampes à LED peuvent alimenter des panneaux solaires et le feront plus efficacement que les types d’ampoules traditionnelles.
Mais charger des panneaux solaires avec des lumières LED est très peu pratique, il ne doit donc être utilisé que lorsqu’il n’y a pas de lumière solaire, c’est-à-dire la nuit.
En tout cas, j’espère que ce ne sera pas un problème avant longtemps, car la technologie solaire progresse rapidement.
Ces dernières années, des scientifiques chinois ont même développé des panneaux solaires innovants recouverts de graphène qui produisent de l’électricité à partir des gouttes de pluie.
