La “Maison solaire” est-elle une solution? (1978)
Le disque rouge vif sur fond blanc qui sert d’emblème national au Japon rappelle également le temps où la déesse du Soleil, Amaterasu Omikami, était adorée dans ce pays. Ces derniers temps, l’attention des Japonais est de nouveau dirigée vers le ciel, mais cette fois à la recherche d’une source d’énergie d’un prix raisonnable.
En réalité, il y a déjà de nombreuses années que des chauffe-eau solaires se dressent sur les toits des dizaines de milliers de maisons japonaises. Cependant, c’est seulement depuis l’embargo sur le pétrole en 1973, et les menaces de rationnement qu’on s’est penché sérieusement sur l’utilisation de l’énergie solaire à une échelle plus vaste.
Dans cet ordre d’idées, une étape importante a été franchie à Numazu, ville de plus de 203 000 habitants, située entre le mont Fuji et la mer. Les fonctionnaires et les ingénieurs ont décidé de réduire la consommation de pétrole et d’électricité de la ville en utilisant l’énergie solaire. Les premiers résultats pratiques ont été la construction de la nouvelle Salle Kanaoka et de l’annexe du Bureau municipal appelé avec à propos Taiyo no Ie, c’est-à-dire “Maison du Soleil” ou “Maison solaire”. Dans l’année qui suivit sa construction, ce bâtiment a fait économiser 25 000 F environ à la ville grâce à l’utilisation de la lumière du Soleil absorbée par le toit. Voulez-vous savoir plus en détail pourquoi cette maison solaire est un succès?
Comment tirer profit de l’énergie solaire
On dit que la Terre reçoit 20 000 fois plus d’énergie du Soleil que les hommes n’en emploient. Cet astre constitue donc une abondante source d’énergie. Mais il y a deux inconvénients majeurs. D’abord, la source d’énergie n’est pas continue du fait de la rotation de la Terre et à cause des nuages qui la couvrent par moments. Ensuite, sa faible intensité nécessite de grandes surfaces collectrices.
Les différents systèmes employés pour exploiter l’énergie solaire vont du simple fourneau réflecteur, qui peut faire bouillir un litre d’eau en 20 minutes, jusqu’aux cellules photovoltaïques (généralement au silicium) qui convertissent l’énergie solaire directement en électricité. Dans le Sud de la France, un grand fourneau solaire, équipé de 3 500 petits miroirs concentrés sur un point central, produit des températures qui vont jusqu’à 2 980 degrés. Certains hommes de science recommandent de placer des collecteurs sur orbite et d’envoyer l’énergie (sous forme de micro-ondes) à de grands récepteurs sur la Terre. D’autres estiment qu’on pourrait satisfaire les besoins des États-Unis en électricité en plaçant des collecteurs d’énergie solaire dans de vastes régions désertiques et en employant l’énergie ainsi recueillie pour produire de la vapeur qui ferait tourner des turbines.
Il y a en effet de nombreuses façons d’exploiter l’énergie solaire. Néanmoins, bien des recherches sont encore nécessaires avant qu’on ne puisse se servir de la plupart de ces méthodes sur une grande échelle. Toutefois, le système employé dans la “Maison du Soleil” épargne de l’argent, des ressources et ne pollue pas. Il fonctionne si bien que Kyohiko Watenabe, chef adjoint du service de la Construction et des Réparations du bureau de l’Environnement, estime que, d’ici trois ans, on placera des systèmes semblables sur tous les nouveaux bâtiments officiels.
Au lieu d’attendre que l’on ait mis complètement au point un système total d’énergie solaire, la municipalité de Numazu a décidé de se servir des possibilités existantes. La méthode est simple, mais elle a un rendement de 30 pour cent. Les jours ensoleillés, on recueille assez d’énergie pour chauffer ou rafraîchir le bâtiment d’un étage, qui a une superficie totale de 716 mètres carrés, et fournir de l’eau chaude pour faire la lessive et le thé. Quand il pleut ou si le ciel est couvert, on met en marche une chaudière auxiliaire, qui fonctionne environ un jour sur trois. Néanmoins, obtenir du Soleil les deux tiers de l’énergie nécessaire au chauffage de cette maison est certainement remarquable dans un pays qui doit importer 98 pour cent de son pétrole. Comment cette “Maison du Soleil” utilise-t-elle l’énergie solaire?
Deux cent vingt-quatre collecteurs sont alignés sur le toit et posés à un angle de 25 degrés pour saisir directement les rayons du Soleil. Chaque collecteur est recouvert d’une vitre à travers laquelle passe la lumière. À l’intérieur, l’eau circule dans de petits tuyaux noirs où elle est chauffée, puis elle s’écoule dans un réservoir de 20 tonnes où la température peut atteindre le point d’ébullition.
Quand l’eau du réservoir est devenue plus froide que celle qui se trouve dans les collecteurs du toit, une petite pompe la fait circuler dans des radiateurs à l’intérieur du bâtiment, et des accélérateurs distribuent la chaleur. Comme cette eau contient des produits chimiques pour prévenir la formation de rouille et de tartre, elle n’est pas potable. Mais un récipient de cinq tonnes, à l’intérieur du grand réservoir, est chauffé pour fournir de l’eau pour la lessive et le thé.
En appliquant les principes employés dans un réfrigérateur à gaz, on peut aussi utiliser l’énergie solaire pour rafraîchir la maison. Ainsi, plus il fait chaud dehors, plus il y a d’énergie pour rafraîchir le bâtiment. Quand on entre dans la “Maison du Soleil” un jour d’été très chaud et que la température y est de 25 degrés, on a là une preuve qu’il existe plusieurs moyens d’utiliser l’énergie solaire.
La “Maison du Soleil” de Numazu est un exemple pratique de l’utilisation d’une source d’énergie abondante. C’est particulièrement possible entre 35 degrés de latitude nord et 35 degrés de latitude sud. La municipalité de Numazu était tellement convaincue d’avoir choisi la bonne voie qu’elle a fait installer un système de chauffage et de rafraîchissement solaire dans une nouvelle clinique.
La superficie totale à chauffer dans ce nouveau bâtiment est le double de celle de la “Maison du Soleil”, aussi la capacité de son système est-elle deux fois plus grande. Cinq cent vingt-deux collecteurs placés sur le toit fournissent de l’énergie pour le chauffage et le rafraîchissement ainsi que de l’eau chaude pour le thé et les bains. Comme on a prévu un nombre supplémentaire de collecteurs (cent mètres carrés), en vue d’une expansion future, le système a un rendement de 37 pour cent et l’énergie peut être emmagasinée pour un usage ultérieur.
Une solution aux futurs problèmes énergétiques?
L’utilisation de l’énergie solaire présente-t-elle des difficultés et des désavantages? Oui. Équilibrer le flux de l’eau à travers les collecteurs de deux mètres carrés et les tuyaux constituait le plus gros problème. Mais il a été résolu et le système a continué à fonctionner sans beaucoup d’entretien. Le désavantage le plus important est le prix initial, qui est beaucoup plus élevé que celui d’un système au gaz ou au mazout. Cependant, grâce aux économies d’énergie réalisées, les frais supplémentaires seront amortis en sept ans et peut-être même moins si le prix du pétrole continue à monter. La construction de la clinique précitée a coûté 18 500 000 yens de plus, soit environ 300 000 F, mais on estime que ces frais seront amortis en un peu plus de quatre ans. En effet, les frais d’énergie pour le chauffage et le rafraîchissement s’élèvent à 750 000 yens par an, soit quelque 12 000 F, alors que dans un bâtiment semblable qui abriterait également 50 personnes, un système conventionnel coûterait 5 200 000 yens par an, c’est-à-dire à peu près 87 000 F.
Ainsi, la “Maison du Soleil” nous a appris à considérer l’énergie solaire avec réalisme. Il ne s’agit pas d’un système d’énergie autonome, car on a encore besoin d’électricité pour s’éclairer et faire fonctionner les machines de bureau ainsi que les pompes et les accélérateurs. De plus, quand il pleut ou si le temps est nuageux, il faut employer la chaudière auxiliaire (laquelle ne constitue pas un système indépendant, car elle chauffe simplement l’eau du système d’énergie solaire). D’autre part, lorsque le soleil brille, ce qui arrive à peu près pendant les deux tiers de la journée, l’énergie, qui autrement serait réfléchie dans l’atmosphère ou absorbée par le toit est mise à profit par un système non polluant.
En voyant une ville abandonner les moyens habituels de chauffage et de rafraîchissement, cela nous incite à penser à la manière dont les ressources de la terre sont employées. Beaucoup de personnes craignent qu’au rythme où ils sont extraits, les combustibles fossiles ne soient épuisés au bout d’un temps relativement court. Cependant, comme il est commode de se servir de ces combustibles, les gens ont du mal à adopter de nouvelles méthodes, car ils devraient réviser leurs conceptions sur l’énergie ou consentir à un investissement initial plus important. Pourtant, à longue échéance, cela donnerait de meilleurs résultats.
En outre, en utilisant l’énergie solaire, on apprend à apprécier les choses simples et celles qu’on avait toujours acceptées comme un dû. L’ingénieur de la ville qui nous a fait visiter la “Maison du Soleil” a déclaré qu’avant la construction de ces bâtiments, il n’avait jamais apprécié à sa juste valeur le fait que le Soleil se lève chaque matin. Pensez donc, sans cet astre, la température de la Terre serait de moins 240 degrés.
Même sans collecteurs sur le toit, l’énergie solaire influence notre vie de bien des façons. Grâce à la lumière du Soleil, les plantes transforment le gaz carbonique de l’air et l’hydrogène de l’eau renfermée dans le sol en glucides qui deviennent notre nourriture. Les vents sont une forme d’énergie solaire indirecte, car ils naissent quand les continents et l’atmosphère se réchauffent puis se refroidissent. Chaque jour, la chaleur du Soleil fait évaporer de grandes quantités d’eau qui plus tard retombent en pluie ou en neige. Quand cette eau est recueillie dans les rivières et des réservoirs, l’homme se sert de l’énergie solaire ainsi emmagasinée, par le moyen de turbines et de centrales hydroélectriques.
Chaque année, la Terre reçoit 700 quatrillions (7 × 1017) de kilowattheures en énergie solaire. Cependant, ce chiffre fantastique ne représente qu’une petite fraction de l’énergie émise par le Soleil, car cet astre brille dans toutes les directions. Dans quelle mesure l’homme sera-t-il capable de mettre en valeur cette source d’énergie quasi illimitée? L’avenir seul le dira. Mais il est certain qu’il peut s’en servir dès maintenant, s’il choisit de le faire. Des bâtiments modernes, comme la “Maison du Soleil”, en sont la preuve.