Énergie photovoltaïque et solaire thermique : différences et domaines d'application

Énergie photovoltaïque et solaire thermique : différences et domaines d'application

L'utilisation de l'énergie solaire constitue une étape importante vers la durabilité et l'indépendance énergétique. Mais avant de choisir un système solaire, il y a une question clé : Énergie photovoltaïque ou solaire thermique ? Les deux technologies utilisent la puissance du soleil pour produire de l'énergie, mais leurs fonctionnalités, leurs objectifs et leurs coûts diffèrent fondamentalement.

systèmes photovoltaïques À l'aide de cellules solaires, la lumière du soleil est convertie en électricité, qui peut être utilisée directement, stockée dans des batteries ou injectée dans le réseau électrique. systèmes solaires thermiques D'autre part, utilisez l'énergie solaire pour générer de la chaleur, qui est principalement utilisée pour le chauffage de l'eau et le chauffage d'appoint. Le choix entre ces deux technologies dépend de facteurs individuels tels que la consommation d'énergie, la surface disponible sur le toit et les utilisations prévues.

Cet article vous donne un aperçu complet de Énergie photovoltaïque et solaire thermique. Nous examinons leurs avantages et leurs inconvénients, leurs domaines d'application typiques et les coûts impliqués. En outre, nous examinons le cadre juridique et les développements actuels qui influencent l'utilisation de ces technologies.

L'objectif de cet article est de vous fournir, en tant que chauffagiste, une base solide pour conseiller vos clients et sélectionner la technologie solaire adaptée à leurs besoins et à leur situation individuels.

Les connaissances en un coup d'œil

• Photovoltaïque (PV) convertit la lumière du soleil en électricité qui peut être utilisée pour les appareils ménagers, l'éclairage ou les voitures électriques. Le surplus d'électricité peut être injecté dans le réseau ou stocké temporairement dans des systèmes de stockage par batteries.
• solaire thermique utilise l'énergie solaire pour produire de la chaleur, qui est principalement utilisée pour le chauffage de l'eau chaude et le chauffage d'appoint. Les systèmes solaires thermiques sont particulièrement efficaces car ils peuvent convertir jusqu'à 80 % de l'énergie solaire entrante en chaleur utilisable.
• les frais (varie en fonction de la région et de l'évolution actuelle des prix):
  • Coût moyen des systèmes photovoltaïques 12 000 à 16 000 euros (pour 8 kWp) et rentabilisez-vous en env. 10 à 12 ans.
  • Les systèmes solaires thermiques sont inclus 6 000 à 8 000 euros et se remboursent en environ 12 à 14 ans. Les programmes de financement tels que les subventions BAFA et les tarifs de rachat réduisent les coûts.
• Options de combinaison : Les deux technologies peuvent être combinées pour produire de l'électricité et de la chaleur en même temps. Cela maximise le rendement énergétique et permet un approvisionnement presque autonome.
• Domaines d'utilisation :
  • Le photovoltaïque convient aux ménages, aux entreprises commerciales et aux entreprises agricoles, par exemple pour la production d'électricité ou la mobilité électrique.
  • L'énergie solaire thermique est idéale pour l'eau chaude, le chauffage d'appoint et les processus industriels.
• Dépendance géographique :
  • Le photovoltaïque est particulièrement adapté aux régions à rayonnement solaire diffus, comme l'Europe centrale.
  • L'énergie solaire thermique montre ses atouts dans les zones ensoleillées, comme dans le sud de l'Europe.

Qu'est-ce que le photovoltaïque et pourquoi est-ce si important ?

Les systèmes photovoltaïques utilisent des cellules solaires pour convertir directement la lumière du soleil en énergie électrique, qui peut être utilisée pour l'autoconsommation ou injectée dans le réseau. En utilisant l'énergie solaire, les systèmes photovoltaïques offrent une alternative écologique à la production d'énergie fossile traditionnelle. Ils sont particulièrement bénéfiques car ils réduisent la dépendance aux combustibles fossiles et contribuent à réduire les émissions de CO2. Mais comment fonctionne exactement cette technologie et quels sont ses avantages au quotidien ?

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Comment fonctionne un système photovoltaïque ?

Les cellules solaires sont au cœur de tout système photovoltaïque. Ceux-ci sont généralement constitués de silicium, un matériau semi-conducteur qui convertit la lumière du soleil en énergie électrique. Lorsque la lumière tombe sur les cellules solaires, elle met les électrons en mouvement et produit du courant continu. Celui-ci est converti en courant alternatif par un onduleur afin qu'il puisse être utilisé par les appareils ménagers ou injecté dans le réseau électrique public.

Les récents développements en matière de photovoltaïque vont au-delà de l'installation traditionnelle de toitures. Par exemple, il existe des modules photovoltaïques intégrés aux bâtiments qui utilisent des façades ou des surfaces de fenêtres pour produire de l'énergie solaire. Ces innovations permettent non seulement de rendre le photovoltaïque plus efficace, mais également de le rendre plus polyvalent dans son utilisation.

L'utilisation de systèmes photovoltaïques avec des pompes à chaleur offre une combinaison particulièrement intéressante. L'énergie solaire produite peut être utilisée directement pour faire fonctionner la pompe à chaleur, ce qui permet aux ménages de réduire encore leurs coûts énergétiques et d'améliorer leur équilibre environnemental. Cette combinaison de technologies permet une alimentation presque autonome en électricité et en chaleur.

Où utilise-t-on le photovoltaïque ?

Dans quelle mesure le photovoltaïque est-il réellement polyvalent ? Les systèmes photovoltaïques sont utilisés dans un large éventail d'applications. Dans le secteur privé, ils couvrent les besoins en électricité des maisons individuelles, tandis que les systèmes plus importants alimentent les installations industrielles ou les immeubles de bureaux. Même dans les régions reculées sans connexion au réseau, les systèmes photovoltaïques portables constituent une solution précieuse pour l'alimentation électrique.

L'un des domaines de croissance est l'utilisation dans l'agriculture, par exemple en tant que systèmes dits agrophotovoltaïques, dans lesquels les terres arables sont utilisées à la fois pour cultiver des aliments et pour produire de l'électricité. Ces systèmes permettent une double utilisation efficace des terres et augmentent la rentabilité de l'agriculture.

Un domaine d'application innovant est celui des auvents d'autoroutes équipés de modules solaires, qui non seulement produisent de l'énergie mais protègent également contre les intempéries. L'intégration du photovoltaïque dans les infrastructures urbaines, par exemple dans les bornes de recharge pour véhicules électriques alimentés par des systèmes photovoltaïques, est tout aussi intéressante. L'utilisation de systèmes photovoltaïques dans l'agriculture constitue un autre segment en croissance. Ici, ils soutiennent, entre autres, le fonctionnement des systèmes d'irrigation ou l'alimentation en électricité des entrepôts frigorifiques pour le rendement des cultures.

Coûts et rentabilité des systèmes photovoltaïques

Les coûts d'investissement pour les systèmes photovoltaïques peuvent varier en fonction de la taille, de la puissance et de l'emplacement du système. En Allemagne, le coût moyen d'une installation photovoltaïque sur une maison individuelle est d'environ 1 200 à 1 800 euros par kilowatt-crête (kWp), installation et onduleur compris. Pour un système typique de 10 kWp, les coûts totaux s'élèvent à environ 12 000 à 18 000 euros.

Bien que l'investissement initial semble élevé, les systèmes photovoltaïques sont souvent rentables en 8 à 12 ans, en fonction des taux d'autoconsommation, des prix de l'électricité et des opportunités de financement. À long terme, ils réduisent non seulement les coûts d'électricité, mais contribuent également à augmenter la valeur de la propriété. Bien que les systèmes de stockage par batteries augmentent les coûts d'achat d'environ 5 000 à 10 000 euros, ils renforcent l'indépendance vis-à-vis des sources d'énergie externes et augmentent la consommation d'électricité produite.

Les pompes à chaleur peuvent également augmenter durablement la valeur de votre propriété. Si cela vous intéresse, n'hésitez pas à lire cet article.

Pourquoi investir dans le photovoltaïque est-il rentable

L'efficacité des systèmes photovoltaïques s'est développée rapidement ces dernières années. Mais pourquoi sont-ils si attirants ? L'une des principales raisons est la possibilité de réduire les coûts de l'électricité à long terme et de bénéficier de programmes de financement gouvernementaux tels que le tarif de rachat. Aujourd'hui, les systèmes photovoltaïques modernes fonctionnent efficacement même dans des conditions d'éclairage défavorables, ce qui les rend attrayants même pour les zones moins ensoleillées.

Pour les ménages privés, un système photovoltaïque offre non seulement des avantages financiers, mais également la possibilité de devenir plus indépendants de la hausse des prix de l'électricité. Les entreprises, quant à elles, peuvent réduire leurs coûts d'exploitation et améliorer leur bilan environnemental grâce à des systèmes photovoltaïques. Un autre avantage est la combinaison du photovoltaïque avec des systèmes de stockage par batteries, ce qui signifie que l'électricité produite peut être utilisée à tout moment de la journée.

Principes de base de l'énergie solaire thermique : utiliser efficacement la chaleur produite par l'énergie solaire

Les systèmes solaires thermiques utilisent l'énergie solaire pour générer de la chaleur, qui est ensuite utilisée pour chauffer les bâtiments ou le chauffage de l'eau. Ces systèmes se composent généralement de capteurs solaires, installés sur les toits ou dans des espaces ouverts, ainsi que d'un système de stockage de chaleur, qui rend l'énergie obtenue disponible en cas de besoin. Mais comment fonctionne exactement cette technologie et quels sont ses avantages ?

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Comment fonctionne un système solaire thermique ?

Les systèmes solaires thermiques convertissent directement la lumière du soleil en chaleur à l'aide de capteurs solaires spéciaux. Ces capteurs, souvent sous forme de capteurs plats ou tubulaires, absorbent les rayons du soleil et transfèrent la chaleur générée à un support, généralement de l'eau ou un liquide résistant au gel. Ce fluide s'écoule à travers un système de conduites fermées dans un réservoir de stockage de chaleur. Le cas échéant, l'unité de stockage de chaleur transfère l'énergie aux systèmes de chauffage ou d'eau chaude, ce qui permet d'économiser des combustibles fossiles.

Des avancées technologiques ont récemment été réalisées qui augmentent encore l'efficacité des systèmes solaires thermiques. Par exemple, les collecteurs tubulaires isolés sous vide permettent une absorption de chaleur nettement meilleure, même dans des conditions d'éclairage diffus ou dans des climats plus froids. En outre, les systèmes solaires thermiques sont de plus en plus intégrés dans des systèmes hybrides, qui les associent à des pompes à chaleur pour permettre une utilisation encore plus flexible de la chaleur produite.

Quels sont les avantages de l'énergie solaire thermique

Les systèmes solaires thermiques marquent des points pour leur haute efficacité et leur respect de l'environnement. Ils peuvent convertir jusqu'à 80 % du rayonnement solaire en chaleur utilisable, ce qui les rend particulièrement efficaces. Cela permet de réaliser d'importantes économies sur les coûts de chauffage et de réduire la dépendance à l'égard des combustibles fossiles. Un autre avantage est la réduction des émissions de CO2, ce qui en fait un choix idéal pour les ménages soucieux de l'environnement.

Surtout en été, lorsque le rayonnement solaire est le plus élevé, les systèmes solaires thermiques peuvent couvrir presque tous les besoins en eau chaude d'un ménage. Cela permet non seulement de protéger l'environnement, mais également de réduire la charge budgétaire. Les développements récents tels que les capteurs à tubes à vide, les systèmes de commande intelligents et l'intégration dans des systèmes énergétiques hybrides permettent également d'améliorer encore l'efficacité et de combiner de manière flexible l'énergie solaire thermique avec d'autres technologies telles que les pompes à chaleur ou les systèmes photovoltaïques. En outre, l'énergie solaire thermique est de plus en plus utilisée dans l'industrie pour générer de la chaleur industrielle, ce qui élargit considérablement le champ d'application de cette technologie.

Où est utilisée l'énergie solaire thermique ?

Les systèmes solaires thermiques sont utilisés dans un large éventail d'applications. Ils sont principalement utilisés dans les bâtiments résidentiels pour le chauffage de l'eau et le chauffage d'appoint. Les piscines bénéficient également de l'énergie solaire thermique, car elles nécessitent en permanence de grandes quantités d'eau chaude. Ils sont également utilisés dans les procédés industriels, tels que le préchauffage de l'eau de traitement.

En comparaison, les systèmes photovoltaïques se concentrent sur la production d'électricité et sont utilisés dans une grande variété de domaines, de l'alimentation électrique des ménages et des entreprises à l'intégration dans des solutions de mobilité électrique ou des systèmes agrophotovoltaïques. Alors que le photovoltaïque fournit de l'électricité de manière flexible pour diverses applications, l'énergie solaire thermique permet de générer de la chaleur directement, ce qui est particulièrement efficace dans les zones où la demande de chaleur est constante.

L'un des domaines d'application innovants de l'énergie solaire thermique est l'intégration dans des concepts de bâtiments qui reposent sur une autosuffisance énergétique élevée. Par exemple, les systèmes solaires thermiques sont de plus en plus combinés avec des systèmes de chauffage par le sol, qui fonctionnent particulièrement efficacement à basse température. En revanche, le photovoltaïque convient mieux aux applications dans lesquelles de l'électricité doit être produite et stockée, par exemple pour alimenter des appareils électriques ou pour l'injecter dans le réseau électrique. La combinaison avec d'autres technologies, telles que les systèmes photovoltaïques ou les pompes à chaleur, ouvre également de toutes nouvelles possibilités d'alimenter des bâtiments avec des émissions quasi nulles et de couvrir les besoins en électricité et en chaleur de manière durable.

Énergie photovoltaïque ou solaire thermique : quelle technologie est la meilleure ?

Le choix entre l'énergie photovoltaïque (PV) et l'énergie solaire thermique dépend de plusieurs facteurs : quel est l'efficacité des systèmes, quels sont les coûts impliqués et quel est le rôle des conditions géographiques ? Chaque technologie a ses points forts, ce qui la rend plus attrayante en fonction de l'application et de la localisation.

Quelle est l'efficacité de l'énergie photovoltaïque et solaire thermique ?

Les systèmes photovoltaïques convertissent efficacement la lumière du soleil en électricité et fonctionnent de manière fiable même en cas de rayonnement solaire diffus. Elles sont donc idéales pour les régions où les conditions météorologiques sont changeantes ou où l'ensoleillement est limité. Cependant, leur efficacité dépend fortement de la qualité des modules et des onduleurs.

L'énergie solaire thermique, quant à elle, atteint un rendement allant jusqu'à 80 % lorsqu'elle convertit la lumière du soleil en chaleur utilisable, ce qui la rend particulièrement efficace pour des applications telles que le chauffage de l'eau et le chauffage des locaux. Cela utilise l'énergie solaire pour chauffer l'eau dans un réservoir tampon. Cette eau chaude peut soit être utilisée directement pour alimenter les ménages en eau chaude, soit utilisée dans les circuits de chauffage, à la manière d'une pompe à chaleur. Les systèmes solaires thermiques peuvent souvent générer plus d'énergie sous forme de chaleur par mètre carré de surface de capteur que les systèmes photovoltaïques sous forme d'électricité, à condition qu'un rayonnement solaire direct suffisant soit disponible.

Quels sont les coûts d'installation et d'exploitation ?

Les coûts des deux technologies varient considérablement et dépendent de la taille du système, des conditions structurelles et des besoins énergétiques.

photovoltaïque

Les systèmes photovoltaïques nécessitent souvent des investissements initiaux plus élevés, mais bénéficient de la baisse des prix des modules et de subventions gouvernementales telles que le tarif de rachat. Un système typique de 8 kWp pourrait être installé pour une maison individuelle dont les besoins en électricité sont en moyenne de 4 000 kWh par an. Les coûts pour cela sont d'environ 12 000 à 16 000 euros, y compris l'onduleur et l'installation.

Exemple de calcul pour un système photovoltaïque* :

• Coûts d'acquisition : 14 000 euros
• Financement public : Tarif de rachat d'environ 8 cents/kWh pour l'excédent d'électricité
• Économies d'énergie par an : 1 200 euros avec une autoconsommation de 70 % et un prix de l'électricité de 40 cents/kWh
• Remboursement : Californie. 10 à 12 ans, en fonction du financement et de l'autoconsommation

De plus, un système de stockage par batterie peut être installé pour augmenter l'autoconsommation et utiliser l'électricité produite même la nuit ou lorsqu'il y a peu de soleil. Ces stockages coûtent environ 5 000 à 10 000 euros, cependant, augmentent l'indépendance vis-à-vis des sources d'énergie externes et de l'utilisation de l'électricité produite, ce qui augmente l'efficacité globale de la centrale.

solaire thermique

Les systèmes solaires thermiques sont souvent moins chers à l'achat que les systèmes photovoltaïques, mais l'intégration dans les systèmes de chauffage existants ou l'installation de systèmes de stockage de chaleur peuvent entraîner des coûts supplémentaires. Pour une maison individuelle typique dont les besoins annuels en eau chaude sont d'environ 2 000 kWh, un système solaire thermique pour le chauffage de l'eau chaude coûte environ 6 000 à 8 000 euros, y compris l'installation et le stockage.

Exemple de calcul de la température solaire* :

• Coûts d'acquisition : 7 000 euros
• Financement par le biais d'une subvention de la BAFA : 30 % des coûts, environ 2 100 euros
• Économies par an : 400 euros avec des frais de chauffage réduits grâce à une moindre consommation de gaz (prix : 10 cents/kWh)
• Remboursement : Californie. 12 à 14 ans, en fonction de la production et des économies d'énergie

*Il s'agit d'exemples de calculs qui représentent les coûts, les subventions et les économies typiques ; les valeurs réelles peuvent varier en fonction des circonstances individuelles, telles que la taille, l'emplacement et la consommation d'énergie de l'usine.

Quel est le rôle de la localisation ?

La situation géographique et le climat sont déterminants pour le choix entre l'énergie photovoltaïque et l'énergie solaire thermique.

• Photovoltaïque : Dans les régions où le ciel est souvent nuageux ou où le rayonnement solaire est faible, comme l'Allemagne, les Pays-Bas et la Grande-Bretagne, le photovoltaïque offre l'avantage de produire de l'énergie même dans des conditions d'éclairage diffus. Cela rend le photovoltaïque particulièrement populaire en Europe centrale, où il constitue un choix très répandu en raison de sa polyvalence.
• énergie solaire thermique : Cette technologie est particulièrement adaptée aux zones où les heures d'ensoleillement annuelles sont élevées, comme le sud de l'Europe, comme l'Espagne, l'Italie ou la Grèce. Dans ces pays, où le rayonnement solaire est élevé toute l'année, l'énergie solaire thermique est souvent utilisée pour chauffer l'eau et alimenter les systèmes de chauffage. Dans les régions où l'hiver est doux, il peut être utilisé toute l'année et présente une efficacité particulièrement élevée.

Une évolution intéressante est la combinaison des deux technologies, qui permet aux ménages de produire à la fois de l'électricité et de la chaleur à partir du soleil. Ces systèmes hybrides maximisent le rendement énergétique et permettent une utilisation globale de l'espace disponible sur le toit.

Qui profite le plus du photovoltaïque et de l'énergie solaire thermique ? Aperçu des domaines d'application et des groupes cibles

L'énergie photovoltaïque (PV) et l'énergie solaire thermique sont conçues pour répondre à différents besoins énergétiques, répondant ainsi à des groupes cibles et à des domaines d'application spécifiques. Le choix de la technologie appropriée dépend de facteurs tels que la demande énergétique, les conditions locales et les objectifs à long terme.

Photovoltaïque : polyvalence et large applicabilité

Groupes cibles typiques :

• ménages privés : Les maisons unifamiliales et multifamiliales en particulier bénéficient de la production d'énergie photovoltaïque, que ce soit pour réduire les factures d'électricité ou pour l'injecter dans le réseau.
• entreprises commerciales : Les entreprises utilisent des systèmes photovoltaïques pour réduire leurs coûts d'exploitation, accroître leur indépendance énergétique et atteindre leurs objectifs de développement durable.
• agriculture : Le photovoltaïque est utilisé sur les toits des granges et des écuries ou comme système photovoltaïque agricole, dans lequel les terres arables sont utilisées simultanément pour l'agriculture et la production d'électricité.

Domaines d'utilisation :

• Autoconsommation et alimentation : Les systèmes photovoltaïques fournissent de l'électricité propre aux ménages et aux entreprises et injectent les excédents dans le réseau.
• Mobilité électrique : De plus en plus de ménages associent des systèmes photovoltaïques à des boîtiers muraux pour voitures électriques.
• Applications innovantes : Du photovoltaïque intégré aux bâtiments (BIPV) aux toits solaires sur les parkings ou les autoroutes, le photovoltaïque offre un large éventail d'utilisations

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Énergie solaire thermique : production de chaleur efficace

Groupes cibles typiques :

• ménages privés : Les familles ou les ménages dont les besoins en eau chaude sont élevés bénéficient en particulier des systèmes solaires thermiques.
• piscines : L'énergie solaire thermique est idéale pour chauffer les piscines et les piscines, en particulier pendant les mois d'été.
• Entreprises industrielles : Les industries qui ont une demande constante de chaleur industrielle, comme l'industrie alimentaire, utilisent des systèmes solaires thermiques pour réduire les combustibles fossiles.

Domaines d'utilisation :

• chauffage de l'eau : Particulièrement efficace pour les ménages à la recherche d'une alternative durable au chauffe-eau traditionnel.
• Support du système de chauffage : Combinée à des systèmes de chauffage par le sol ou à des pompes à chaleur, l'énergie solaire thermique offre une solution de chauffage respectueuse de l'environnement tout au long de l'année.
• Solutions hybrides : Les systèmes solaires thermiques sont de plus en plus combinés à des systèmes photovoltaïques pour répondre simultanément aux besoins en électricité et en chaleur

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Comment utiliser de manière optimale l'énergie photovoltaïque et solaire thermique dans les bâtiments résidentiels ?

Dans les bâtiments résidentiels, l'énergie photovoltaïque et l'énergie solaire thermique offrent des avantages spécifiques, qui peuvent être combinés ou utilisés individuellement, en fonction des besoins énergétiques et de l'utilisation.

• Photovoltaïque : Les systèmes photovoltaïques sont idéaux pour produire de l'électricité pour les appareils ménagers, l'éclairage et les bornes de recharge pour les voitures électriques. Le surplus d'électricité peut être injecté dans le réseau public, ce qui permet non seulement de réduire la facture d'électricité, mais également de proposer un tarif de rachat attractif. Les systèmes de stockage par batteries contribuent également à augmenter l'autoconsommation et à accroître encore l'indépendance énergétique.
• énergie solaire thermique : Les systèmes solaires thermiques sont particulièrement efficaces lorsqu'il s'agit de fournir de l'eau chaude et de fournir du chauffage d'appoint. Ils sont idéaux pour les ménages ayant des besoins élevés en eau chaude, comme les maisons familiales, ou pour les bâtiments dotés de systèmes de chauffage par le sol fonctionnant à des températures plus basses.

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Pourquoi les solutions hybrides pourraient être l'avenir de l'énergie solaire

Les solutions hybrides qui combinent des composants photovoltaïques et solaires thermiques utilisent de manière optimale les atouts des deux technologies. Ces systèmes produisent simultanément de l'électricité et de la chaleur, ce qui augmente considérablement l'efficacité énergétique globale d'une maison.

• Rendement énergétique maximal : En produisant de l'électricité pour un usage quotidien ainsi que de la chaleur pour l'eau et le chauffage, les solutions hybrides couvrent un large éventail de besoins énergétiques.
• Espace requis optimisé : Les systèmes hybrides sont particulièrement avantageux lorsque l'espace sur le toit est limité, car ils permettent une utilisation efficace de l'espace disponible.
• Technologie à l'épreuve du temps : Compte tenu de la hausse des coûts énergétiques et de l'importance croissante accordée à la durabilité, les solutions hybrides offrent une solution économique et écologique à long terme.

L'intégration de modules thermiques photovoltaïques, qui combinent les deux fonctions dans un seul système, constitue un exemple de technologie hybride innovante. Ces modules sont particulièrement adaptés aux bâtiments indépendants en énergie ou aux applications nécessitant des besoins en chaleur et en électricité accrus.

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(1) Photo prise par l'équipage de Los Muertos.

(2) Source de l'image : Pixabay

(3) Source de l'image : Erdgas Sud-Ouest

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