N°1 - L’énergie solaire - niv. 5 à 7

Le présent dossier de formation a été rédigé en 2010. Il analyse, avec les outils théoriques usuels du génie climatique, le réchauffement climatique constaté à l'époque.
De niveau 5 à 7, il est particulièrement formateur si l'on est concerné par la théorie des échanges de chaleur.

Pour étudier le réchauffement climatique il nous faut d'abord comprendre l'équilibre thermique de la planète.
L'essentiel de la chaleur qui maintient la Terre en température est en provenance du soleil.

Parmi les centaines de milliards de grandes galaxies de l’univers se trouve la notre (la voie lactée) qui contient elle-même quelques centaines de milliards d'étoiles… dont notre soleil.

Comme pour toutes les étoiles, la masse du soleil est telle, qu’en son centre, les atomes comprimés font l’objet de réactions de fusion nucléaire d’une puissance "astronomique" de 3,826 × 10²⁶ [W].
Cette énergie est diffusée du soleil vers l’espace sous forme de rayonnements électromagnétiques tels que la lumière.

Une "minuscule partie" de la puissance diffusée par le soleil (1,744 x 10¹⁷ [W]) atteint l’atmosphère de notre planète à raison d’une puissance de 342 [W/m²] (*).
(*) Valeur moyennée sur l’année et ramenée à la surface totale au sol de la terre (continents et océans).

Sur les 342 [W/m²], 30% sont réfléchis vers l’espace et 235 [W/m²] participent à l’équilibre thermique de notre planète.

Données,     site du CNRS, dossier Climat, systèmes et facteurs climatiques, effet de serre.

En comparaison de la puissance énergétique que nous recevons du soleil, celle que nous produisons est, en proportion, minuscule. De l’ordre est de 1,5 x 10¹³ [W] en 2008 (soit 0,03 [W/m²]), elle augmente sensiblement de 1% chaque année et correspond à 1/10000^ème de ce que nous recevons du soleil.

Si cette puissance d’origine humaine n’est plus négligeable puisqu’elle représente par exemple plus de 50% de la puissance de chauffe que nous recevons du centre de la terre, elle serait à elle seule, sans la modification des caractéristiques thermiques de l'atmosphère terrestre, totalement insuffisante pour engendrer le réchauffement climatique, annoncé de plusieurs degrés ces prochaines décennies.

Le présent dossier vise à rechercher, avec les outils utilisés d'échange thermique utilisés dans notre secteur d'activité, ce qui permettrait d'expliquer le réchauffement en cours.