Quels sont les principaux types de panneaux solaires et quelles sont leurs différences ?
Les panneaux solaires peuvent être utilisés pour :
- Produire de l’électricité pour alimenter des appareils électriques dans les maisons, les entreprises ou les réseaux électriques.
- Chauffer des bâtiments.
- Produire de l’eau chaude sanitaire.
- Produire de la chaleur pour des processus industriels.
Les panneaux solaires sont une source d’énergie renouvelable et durable. Ils ne produisent pas de pollution et ne rejettent pas de gaz à effet de serre. Ils sont donc une solution intéressante pour réduire notre dépendance aux énergies fossiles.
On a pour habitude de regrouper sous le terme « panneaux solaires » 3 types de technologies principales qui n’ont pas les mêmes fonctionnalités : les panneaux solaires thermiques, les panneaux solaires photovoltaïques et les panneaux solaires hybrides. Il est important de savoir les différencier pour pouvoir faire un choix en toute connaissance de cause et qui soit adapté aux besoins de votre foyer :
Les panneaux solaires thermiques
Ils sont appelés communément chauffes eau solaires : ils utilisent l’énergie solaire pour produire de la chaleur. Ils sont constitués de capteurs solaires qui absorbent la chaleur du soleil et la transfèrent à un fluide caloporteur. Ce fluide caloporteur peut ensuite être utilisé pour chauffer de l’eau, un bâtiment ou un processus industriel.
Les panneaux solaires photovoltaïques
Ils transforment la lumière du soleil en électricité.
Ce sont les panneaux solaires les plus courants.
En 2023 les raccordements d’installations photovoltaïques à ENEDIS ont représenté 41,93% des énergies renouvelables.
Le nombre d’installations est en constante évolution.
Nous développerons leur fonctionnement dans les chapitres suivants.
Les panneaux solaires hybrides
Ils mixtent les technologies des panneaux photovoltaïques et thermiques. C’est du « 2 en 1 ».
Ils produisent à la fois de l’électricité et de la chaleur, un panneau thermique recouvrant un panneau photovoltaïque.
Nous allons maintenant nous consacrer spécifiquement aux panneaux photovoltaïques.
Comment fonctionne un panneau solaire photovoltaïque ?
Pour obtenir un bon rendement, il faut capter le plus de lumière possible et calculer la puissance de l’installation qu’il faut pour couvrir les besoins de votre foyer. Le type de cellules photovoltaïques employées est aussi intéressant à connaître pour comprendre le fonctionnement des panneaux.
L’optimisation de l’exposition au soleil pour maximiser le rendement
Avant tout, pour un bon rendement, il faut du soleil ! plus il y en a, plus le rendement est bon.
On comprend donc qu’il faut éviter un endroit ombragé ou mal orienté.
Les meilleures périodes de rendement sont celles où le soleil est le plus haut et les jours les plus longs, entre l’équinoxe de printemps et l’équinoxe d’automne.
Ce n’est pas la chaleur qui compte ! Contrairement aux idées reçues, à durée d’ensoleillement égale, il y aura plus de rendement sous une température clémente que sous une canicule.
L’inclinaison du toit est aussi à prendre en considération : le rendement des panneaux est au plus haut lorsque les rayons du soleil les frappent perpendiculairement.
La configuration optimale est une orientation vers le sud et une inclinaison du toit à 30 degrés.
Une orientation sud-est ou sud-ouest et/ou une inclinaison à 18 degrés ou 45 degrés fonctionnent aussi et restent très rentables. A titre journalier, la pente idéale varie aussi en fonction de l’heure et de la saison.
Il est tout à fait possible d’installer des panneaux photovoltaïques sur un toit plat (ou toit terrasse), cela nécessite des structures adaptées pour orienter les panneaux et des précautions spécifiques.
La faisabilité de votre installation et le calcul du rendement optimal nécessitent une étude professionnelle sérieuse.
Mesure de la puissance et du rendement des installations photovoltaïques
Un panneau solaire photovoltaïque transforme la lumière du soleil en électricité pour toute la maison (ou le bâtiment).
Pour mesure la puissance et le rendement de l’installation, il existe deux unités de mesure :
– Le Wh (Watt heure) mesure la quantité d’électricité produite
– Le Wc (watt crete) : c’est la puissance maximale qu’un panneau solaire peut fournir dans les conditions optimales.
Le Principe de l’effet photovoltaïque et les types de cellules
Le panneau solaire photovoltaïque est équipé de cellules photovoltaïques qui captent la lumière du soleil pour la transformer en électricité solaire: c’est l’effet photovoltaïque
-Les photons -Albert Einstein les appelait les « grains de lumière »- sont des particules de la lumière du soleil qui viennent heurter les cellules photovoltaïques ; ils transfèrent leur énergie aux électrons présents dans les cellules, ce qui crée un champ électrique .
-Un flux d’ électrons va se mettre en mouvement et créer un courant électrique continu.
Les cellules photovoltaïques sont pour la plupart fabriquées à partir de matériaux semi-conducteurs.
Les principales cellules photovoltaïques
Les cellules en sillicium monocristallin ou policristallin
Le silicium capte la lumière du soleil et la convertit en électricité.
Les cellules en couches minces
– en sillicium amorphe
– sans sillicium CIS à partir de cuivre, indium et sélénium ou CIGS à partir de cuivre, indium, gallium et sélénium organiques.
Le Gallium augmente l’efficacité des panneaux solaires en permettant une meilleure conversion de la lumière en électricité.
Le Sélénium est un peu moins efficace que le Gallium mais permet de fabrique des panneaux plus fins, flexibles et moins onéreux.
Les cellules multi-jonctions
Elles utilisent plusieurs couches de matériaux différents qui vont être optimisées pour absorber une partie spécifique du spectre solaire.
Les cellules à pérovskite
Elles sont actuellement en Recherche et Développement actifs et parait très prometteuses.
Quelles sont les composantes d’une installation photovoltaïque ?
Pour optimiser votre installation photovoltaïque, aussi bien dans son efficacité que dans sa durabilité, il est important de bien comprendre de quoi elle est composée. En association avec les panneaux solaires qui captent l’énergie du soleil, plusieurs éléments techniques jouent un rôle primordial dans le fonctionnement global du système : il faut être équipé d’un onduleur qui transforme le courant, d’un tableau électrique qui distribue l’énergie, ainsi que d’un compteur qui mesure la production et la consommation, et enfin d’un monitoring, qui permet de faire un contrôle en temps réel. Chacun de ces composants est essentiel pour une bonne gestion de l’installation et pour obtenir une performance optimale de votre installation.
Voici en détail les fonctions de ces différents composants et leur interconnexion pour une production d’électricité optimale et adaptée à vos besoins :
L’onduleur
Les panneaux solaires photovoltaïques sont reliés à un onduleur (ou des micro-onduleurs) qui reçoit le courant continu qu’ils produisent et qu’il transforme en courant alternatif. Ce courant alternatif est compatible avec le réseau électrique domestique et va pouvoir transporter l’énergie récoltées vers la maison.
Quelle est la différence entre un onduleur et un micro -onduleur ?
L’onduleur ou onduleur central raccorde tous les panneaux par un branchement en série appelé string de panneaux. Ce string va éviter des pertes d’énergie dans les câbles, il est la plupart du temps placé à côté du compteur électrique. Il est puissant, pratique, simple et fonctionne dans une plage de température constante.
Le micro-onduleur est relié à un seul panneau, la production de chaque panneau est donc indépendante. Par conséquent, il y a autant de micro-onduleurs que de panneaux.
Comment choisir entre un onduleur central ou un micro-onduleur ?
Chacun a ses avantages et ses inconvénients :
L’onduleur central
Il a un prix plus attractif quant au coût global de l’installation photovoltaïque et a une production meilleure que les micro-onduleurs car il est moins impacté par la chaleur et les fortes températures estivales. En cas de défaillance d’un des panneaux solaires, il est cependant plus compliqué de savoir quel est le panneau qui fait défaut, contrairement aux micro-onduleurs. La panne peut affecter la production globale de l’installation.
Les micro-onduleurs
L’avantage des micro-onduleurs réside dans le fait que chaque panneau solaire est indépendant en production d’électricité puisqu’il possède son propre micro-onduleur. En cas de panne d’un panneau, cela n’affecte pas la totalité de votre installation et donc la production globale. Son prix est toutefois plus onéreux car il faut équiper chaque panneau solaire.
Le tableaux électrique
L’onduleur est ensuite raccordé au tableau électrique de la maison. L’électricité ainsi convertie en courant alternatif est réinjectée dans le réseau domestique.
La procédure du raccord au tableau électrique est essentielle pour auto-consommer sa production d’électricité, comme pour revendre le surplus.
Le raccordement doit être fait par un professionnel car le mauvais branchement peut diminuer la rentabilité de votre installation, sans parler des dangers électriques auxquels vous pouvez vous exposer.
Dans le cas du choix d’une autoconsommation avec vente du surplus, il faut raccorder l’installation au réseau électrique national. Il y a un double avantage : non seulement vous êtes rémunéré mais vous servez aussi d’autres consommateurs locaux.
Le compteur
L’installation photovoltaïque est branchée à un ou deux compteurs en fonction de la destination de la production.
Si vous décidez de vendre la totalité de votre production, l’installation sera raccordée au réseau avec un compteur de production à part, installé à côté du compteur de consommation : vous disposerez donc de 2 compteurs.
Si vous décidez de vendre le surplus ou de tout autoconsommer, l’installation sera raccordée au réseau avec votre compteur type Linky qui comptera dans les deux sens la production et la consommation.
Quels types de compteurs sont utilisés ?
Les compteurs intelligents
Afin de pouvoir suivre votre production ou votre consommation, il est impératif d’être muni d’un ou deux compteurs intelligents, type Linky.
En cas de vente du surplus, vous aurez une vision détaillée de l’électricité utilisée et de celle qui sera réinjectée dans le réseau, et ce de façon séparée. Le compteur va en effet informer le propriétaire sur tous les renseignements relatifs à sa production d’électricité en kWh (kiloWatt-heure), ainsi que sur sa consommation.
Autre fonction du compteur intelligent : il enverra directement des relevés tels que l’index de production directement à votre fournisseur. A l’inverse, vous pourrez aussi recevoir des messages.
Le monitoring
Il est intéressant de posséder un monitoring : c’est un boîtier qui permet de superviser l’installation même à distance, en temps réel. Il est important d’avoir une connexion wifi stable.
Il vous permet de faire une analyse fine de la production de vos panneaux solaires.
Il se connecte à l’onduleur de façon technique : on peut voir l’état du système à l’instant T et vérifier que tout fonctionne correctement ; on peut recevoir des messages d’erreurs.
Enfin, il vous permet de maximiser la consommation de l’électricité produite en vous donnant la possibilité de faire marcher vos appareils électriques aux moments les plus propices.
les appareils électriques
La taille de l’installation photovoltaïque dépendra des besoins de votre foyer en électricité. En d’autres termes, il faudra recenser tous les appareils électriques énergivores.
Si vous vous chauffez à l’électricité et que vous possédez une piscine, n’hésitez plus !
Qu’est-ce que l’autoconsommation et la vente du surplus ?
L’autoconsommation et la vente du surplus sont les deux raisons principales (ou l’une des deux raisons) qui incitent à se lancer dans l’aventure du photovoltaïque. Voici en quoi cela consiste :
Qu’est-ce que l’autoconsommation totale ?
L’autoconsommation totale signifie que la totalité de la production d’électricité de votre installation photovoltaïque sera consommée sur place. Il n’y a pas d’injection de la production dans le réseau public.
Un coffret de protection sera installé entre l’onduleur et le tableau électrique, puis un transducteur photovoltaïque sera rajouté sur le tableau électrique afin de mesurer votre production photovoltaïque. L’installation sera impérativement reliée à votre disjoncteur ainsi qu’à votre compteur. Pour doubler la sécurité, votre installation sera aussi reliée à la terre.
En 2023 on peut observer une augmentation de 84% d’autoconsommation
Qu’est-ce que l’autoconsommation avec vente du surplus ?
L’électricité produite par votre installation photovoltaïque sera consommée sur place. L’électricité non consommée sera revendue au tarif en vigueur au moment de la signature de votre contrat avec EDF OA (obligation d’achat).
Le raccordement au tableau électrique sera le même qu’en autoconsommation totale, l’installation sera reliée au réseau électrique public.
Qu’est-ce que la vente totale ?
L’électricité produite sera vendue dans sa totalité. Cependant une partie peut être consommée sur place si elle est faite simultanément à la production : l’électricité produite sera d’abord vendue puis achetée , dans ce cas il faudra donc 2 compteurs séparés : le compteur de production et le compteur de consommation.
Est-ce qu’une batterie de stockage est utile dans une installation photovoltaïque ?
La batterie sert à stocker l’électricité produite qui n’a pas été consommée. On peut donc consommer l’électricité le soir s’il n’y a personne à la maison pendant la journée ou si le temps s’est couvert.
L’achat d’une batterie de stockage peut avoir du sens dans le cadre de l’autoconsommation totale ou dans un lieu non relié au réseau public.
L’idée peut paraître séduisante sous des latitudes où le soleil règne toute l’année mais a-t-elle de l’intérêt en France métropolitaine ? en hiver l’installation photovoltaïque produit trop peu d’électricité pour que le stockage soit rentable, alors qu’en été la majorité de la consommation d’une maison se fait lors de la production pendant les longues journées ensoleillées.
De plus, le coût des batteries reste encore très élevé, ce qui rend leur rentabilité improbable avec un temps d’amortissement très long par rapport à la durée moyenne d’une batterie.
Le photovoltaïque un super investissement pour économiser
Les panneaux solaires photovoltaïques permettent à votre foyer de produire votre propre électricité et de réduire significativement votre facture d’énergie !
Vous économiserez en moyenne de 30 à 40%, et l’on peut atteindre 60%.
Une installation photovoltaïque est le fruit de technologies de pointe ainsi que de savoir et savoir-faire professionnels qui permettra d’optimiser les rendements et de vous donner entière satisfaction.
