Vous vous demandez comment fonctionne un panneau solaire photovoltaïque ? Alors cet article est fait pour vous. Découvrez comment les panneaux solaires arrivent à convertir la lumière en électricité verte. Mais ce n’est pas tout ! On vous explique aussi quels sont les éléments environnementaux qui interviennent dans ce mécanisme ainsi que vos options quant à l’utilisation de l’énergie produite.
Comment fonctionne un panneau solaire photovoltaïque ?
La production du courant continu
Quelle que soit leur technologie (monocristalline, polycristalline ou amorphe), les panneaux photovoltaïques sont constitués de cellules photovoltaïques renfermant du silicium qui sont des éléments semi-conducteurs capables de convertir l’énergie lumineuse en courant électrique.
Tout cela repose sur une combinaison de deux effets : l’effet photoélectrique et l’effet photovoltaïque. Lorsque la lumière du soleil frappe une cellule photovoltaïque, elle transfère son énergie aux électrons présents à l’intérieur. Ces électrons se mettent alors en mouvement, créant ainsi un courant électrique continu. Ce courant est ensuite collecté par des fils métalliques connectés aux cellules, puis il est acheminé vers un onduleur.
*Effet photoélectrique : un matériau émet des électrons après avoir été exposé à la lumière.
**Effet photovoltaïque : un cas spécifique de l’effet photoélectrique. La structure matérielle génère une tension électrique lorsqu’elle est éclairée
Le saviez-vous ?
L’agrivoltaïsme associe l’agriculture et les panneaux solaires photovoltaïques sur un même terrain. Cette synergie optimise l’utilisation des terres en permettant à la fois la production agricole et la génération d’énergie propre. Intéressé ? Découvrez les avantages de l’agrivoltaïsme.
La transformation du courant continu en courant alternatif utilisable
Le courant continu généré par les panneaux solaires n’est pas directement utilisable car la plupart des équipements électriques nécessitent du courant alternatif. C’est là qu’intervient l’onduleur, un appareil essentiel dans le système solaire photovoltaïque. L’onduleur a pour rôle de convertir le courant continu en courant alternatif, rendant ainsi l’électricité produite par les panneaux solaires utilisable.
Il existe deux grandes catégories d’onduleurs :
- L’onduleur central : c’est le modèle le plus répandu. Il convertit l’énergie produite par l’ensemble des panneaux solaires d’une installation en une seule sortie. Son avantage est qu’il est moins coûteux et plus facile à entretenir. Cependant, en cas de panne de l’onduleur central, toute la production électrique de l’installation s’arrête.
- Les micro-onduleurs : chaque panneau solaire est équipé d’un micro-onduleur et fonctionne de manière indépendante des autres. Cette configuration permet d’optimiser l’efficacité du système, car les panneaux peuvent être orientés différemment en fonction des conditions d’ensoleillement. En cas de panne d’un micro-onduleur, les autres continuent à fonctionner normalement. Les micro-onduleurs offrent des avantages intéressants, mais ils sont plus coûteux et nécessitent une maintenance et un remplacement plus complexes.
Chez Technique Solaire, nous utilisons des micro-onduleurs pour vous garantir une performance optimale de votre installation.
L’utilisation de l’électricité verte produite
Une fois convertie en courant alternatif, l’électricité verte peut être utilisée de différentes manières, selon le type d’installation solaire mise en place. Vous avez le choix entre :
- La revente totale : vous revendez toute l’électricité verte que vous produisez et vous continuez à consommer l’électricité du réseau.
- L’autoconsommation totale : vous utilisez l’électricité que vous produisez pour satisfaire vos besoins au quotidien. L’excédent* est soit stocké dans une batterie de stockage, soit perdu.
- L’autoconsommation partielle avec ou sans revente de surplus : vous reliez votre installation solaire au réseau public d’électricité. Vous consommez l’électricité dont vous avez besoin et vous injectez l’excédent sur le réseau (à des fins de revente si vous avez signé un contrat de vente avec votre fournisseur d’énergie ou gratuitement si non).
Pourquoi parle-t-on d’excédent ?
Il faut savoir que la production électrique des panneaux solaires photovoltaïques n’est pas constante toute la journée. Pendant les heures de fort ensoleillement (à midi et en début d’après-midi), elle est supérieure à la consommation immédiate. Or, vous ne pouvez consommer plus que ce dont vous avez réellement besoin. L’excédent est donc l’énergie que vous produisez, mais que vous ne consommez pas sur le moment.
Quels sont les facteurs qui impactent la performance des panneaux photovoltaïques ?
La performance des panneaux solaires photovoltaïques dépend de plusieurs facteurs, dont certains sont liés à l’environnement et d’autres à l’installation elle-même.
- L’ensoleillement est le plus important, car il détermine la quantité d’énergie solaire disponible pour les panneaux. Plus l’ensoleillement est élevé, plus la production est importante. L’ensoleillement varie selon la région, la saison, l’heure de la journée et la météo. Généralement, le sud bénéficie d’un ensoleillement plus important que le nord, et l’été est plus propice à la production solaire que l’hiver.
- L’orientation et l’inclinaison : ils déterminent l’angle d’incidence des rayons du soleil sur les panneaux. Plus l’angle est proche de 90°, plus la production est optimale. L’orientation idéale est le sud, car c’est la direction vers laquelle le soleil se déplace au cours de la journée. L’inclinaison idéale dépend de la latitude du lieu d’installation et de la saison. En règle générale, il faut privilégier une inclinaison proche de la latitude du lieu en hiver et une inclinaison plus faible en été.
- La température : elle influence le rendement des panneaux solaires photovoltaïques. Contrairement à ce que l’on pourrait penser, les panneaux solaires n’aiment pas trop la chaleur. En effet, lorsque la température augmente, la résistance électrique des cellules photovoltaïques augmente également, ce qui entraîne une baisse du rendement. Le rendement diminue d’environ 0,5 % par degré au-dessus de 25°C. Il faut donc veiller à ce que les panneaux soient bien ventilés et éviter les surchauffes.
Comment optimiser le fonctionnement d’un panneau solaire ?
Pour optimiser le fonctionnement et maximiser le rendement des cellules solaires, plusieurs stratégies peuvent être mises en place, qu’elles soient liées à l’installation photovoltaïque elle-même ou aux conditions environnantes.
À noter : l’optimisation de la production électrique des panneaux solaires est essentielle pour maximiser les économies d’énergie et réduire l’empreinte carbone.
Prendre en compte les conditions météorologiques et géographiques
Comme expliqué plus haut, l’emplacement géographique et les conditions météorologiques locales jouent un rôle capital dans la performance des panneaux solaires. Une région ensoleillée offre une meilleure opportunité pour générer des kilowattheures (kWh) qu’une région moins ensoleillée. Et une région avec un faible taux de couverture nuageuse offrira naturellement un meilleur rendement qu’une région plus nuageuse.
Il faut donc prêter une attention particulière au positionnement (emplacement, orientation et inclinaison) des panneaux et à la qualité des modules pour garantir une production optimale.
L’importance du nettoyage et de l’entretien
L’entretien des panneaux solaires est un élément clé de l’optimisation de leur fonctionnement. Au fil du temps, le pollen, la poussière, les feuilles, ou même les fientes d’oiseaux peuvent s’accumuler sur les modules solaires, réduisant ainsi leur capacité à capter la lumière.
Un nettoyage régulier est donc essentiel pour éviter la perte de rendement.
L’utilisation de tracker solaire pour un meilleur rendement
Les trackers solaires sont des dispositifs qui ajustent automatiquement l’orientation des panneaux photovoltaïques pour suivre la trajectoire du soleil tout au long de la journée. Ils permettent d’augmenter de 10 à 25 % la production de puissance par rapport à une installation fixe.
Ce système est particulièrement utile dans les zones où l’ensoleillement varie en fonction des saisons.
Les solutions de stockage pour maximiser l’usage de l’énergie produite
Dans un contexte de forte croissance des énergies renouvelables, le stockage d’énergie devient essentiel pour gérer l’intermittence de la production. En effet, la production d’énergie renouvelable dépend des conditions météorologiques (soleil, vent) et peut ne pas correspondre aux moments de forte demande. Les systèmes de stockage, tels que les batteries solaires, permettent de conserver l’énergie produite lorsque la ressource est abondante et de la restituer lorsque la production est faible ou la demande élevée. Par exemple, vers 19h en hiver, quand la consommation électrique est au plus haut, l’énergie solaire stockée pendant la journée peut être utilisée pour répondre à ce pic de demande.
Le stockage stationnaire est donc indispensable pour garantir la disponibilité de l’énergie renouvelable et assurer l’équilibre entre l’offre et la demande. Il permet d’optimiser l’utilisation de l’énergie sur le long terme et de réduire la dépendance au réseau électrique traditionnel.
Technique Solaire vous assure une installation pouvant offrir un rendement optimal. Nous vous conseillons et accompagnons de A à Z dans votre projet, depuis sa conception jusqu’à la maintenance de vos équipements. Nous mettons nos 15 d’expérience à votre service. Contactez-nous et laissez-nous vous accompagner dans votre démarche de transition énergétique !
Quelles sont les offres agrivoltaïques disponibles avec Technique Solaire ?