guide du solaire et photovoltaique

Comprendre pour choisir !

L'énergie solaire est une ressource facilement exploitable. La lumière solaire est omniprésente et les innovations dans le domaine solaire sont incessantes. Les équipements actuels sont d'une grande fiabilité, simples à installer et offrent une flexibilité en termes de dimensions. De plus, avec un fonctionnement qui requiert peu ou pas d'intervention, la mise en place d'une production d'électricité photovoltaïque devient aisée.

Comment fonctionne une installation photovoltaïque ?

Quels sont les éléments qui constituent une installation photovoltaïque ?

Une installation photovoltaïque nécessite essentiellement des panneaux solaires, un onduleur, un système de montage, des câbles, un système de comptage et parfois des batteries pour le stockage d'énergie.

Les panneaux solaires absorbent la lumière du soleil et la transforment en électricité courant continu (CC). L'onduleur transforme ensuite ce courant continu en courant alternatif (CA) pour alimenter les appareils ménagers. Il est important de noter que l’énergie produite sera toujours dépensée prioritairement par les appareils proches de l’onduleur, et donc dans la maison.

Si surplus il y a, il sera alors injecté vers le réseau électrique et éventuellement valorisé par un rachat par un fournisseur d’électricité avec qui vous aurez signé un accord.

Les systèmes de montage permettent d'installer les panneaux solaires de manière stable, que ce soit au sol, sur un toit ou sur un mur.

À la base, la cellule photovoltaïque transforme la lumière… En électricité !

Des matériaux semi-conducteurs tels que le silicium ont la capacité de produire de l'électricité lorsqu'ils sont exposés à la lumière solaire, grâce à l'effet photovoltaïque, un phénomène identifié par Becquerel en 1839.

Ce principe est utilisé dans les cellules photovoltaïques, qui sont de petits éléments électroniques composés principalement de silicium. Lorsque ces cellules sont éclairées, les photons solaires transmettent leur énergie aux électrons du semi-conducteur. En résulte un mouvement d'électrons qui génère un courant électrique, ensuite capté par une grille métallique minuscule. Fonctionnant sans composants mécaniques, silencieusement et sans émission de polluants, ces cellules transforment directement l'énergie du soleil en électricité sous forme de courant continu.

Le panneau photovoltaïque : un agencement de cellules

Individuellement, une cellule ne produit qu'une faible quantité d'électricité. Toutefois, lorsqu'elles sont agencées en série et en parallèle, elles sont capables de délivrer une tension et un courant électrique significatifs. Chaque cellule photovoltaïque est rigoureusement testée et inspectée avant d'être intégrée dans un panneau.

Étant donné la fragilité des cellules photovoltaïques, elles sont recouvertes de différentes couches protectrices pour créer un panneau photovoltaïque. Habituellement, la face avant est constituée d'un verre transparent, tandis que la face arrière est protégée par un film de matériau polymère. Dans le cas des panneaux bifaciaux, les deux faces sont recouvertes de verre transparent.

Les matériaux d'enveloppe actuellement utilisés sont conçus pour résister aux éléments extérieurs pendant deux à trois décennies.

La forme standard d'un panneau est rectangulaire, d'une épaisseur de quelques centimètres, généralement encadré.

Sa superficie peut varier de quelques centimètres carrés à 3 mètres carrés. Par exemple, un panneau standard de 144 cellules, composé de verre et de polymère (le format le plus répandu), mesure environ 2 m², pèse un peu plus de 20 kg, et a une puissance nominale d'approximativement 400 W.

Et l’environnement ?

La production d'électricité par le biais du photovoltaïque n’est totalement neutre pour l'environnement.

Si l'on se concentre uniquement sur la période d'utilisation des panneaux photovoltaïques, elle est complètement neutre.

Cependant, il est essentiel de prendre en compte l'énergie nécessaire à la fabrication de ces équipements. Voici quelques éléments clés à considérer :

▶ Un panneau photovoltaïque nécessite entre 1 et 3 ans pour générer l'équivalent de l'énergie dépensée pour sa fabrication, incluant son encadrement. Sa durée de vie totale s'étend cependant bien au-delà, atteignant souvent plus de 25 ans.

▶ Lorsqu'il est en activité, un panneau photovoltaïque n'entraîne aucun désagrément environnemental. Il est silencieux et immobile, ce qui est particulièrement bénéfique en zone urbaine.

▶ Lorsque vient le moment de les remplacer, la majorité des composants d'un panneau photovoltaïque peuvent être recyclés, attestant de leur caractère durable.

En résumé, la production d’énergie photovoltaïque, pour l’ensemble de son cycle, est extrêmement bénéfique pour l’environnement et votre installation participera à la décarbonation de notre mix énergétique tout en allégeant la charge sur le réseau électrique.

Les différentes technologies de panneaux solaires

Polycristallins : Ces panneaux sont composés de plusieurs cristaux de silicium, ils ont longtemps représenté l’essentiel du marché, mais avec une efficacité inférieure par rapport aux monocristallins qui les ont supplantés

Monocristallins : Les modules photovoltaïques monocristallins sont prisés pour leur efficacité et leur esthétique. Ils sont fabriqués à partir de wafers découpés dans des lingots de silicium monocristallin. Ces lingots sont formés en croissance unidirectionnelle pour garantir un seul arrangement cristallin, contrairement aux panneaux polycristallins. Voici les principales technologies et innovations associées aux modules monocristallins :

Technologie de demi-cellule :
· Les modules de demi-cellules découpent les cellules photovoltaïques traditionnelles en deux, réduisant ainsi les pertes résistives et améliorant la performance du module. Cette technique est utilisée sur l’ensemble des panneaux solaires produits actuellement.
Les panneaux monocristallins connaissent de nombreuses innovations technologiques au fil des ans, avec comme objectif constant d'améliorer l'efficacité, la durabilité et la rentabilité.

Technologie bifaciales :
· Les modules bifaciaux sont conçus pour capter la lumière solaire des deux côtés du panneau, exploitant ainsi la lumière directe du soleil ainsi que la lumière réfléchie par les surfaces avoisinantes.

Technologie PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) :
· Le PERC est une amélioration des cellules solaires traditionnelles. Elle implique l'ajout d'une couche passivante à l'arrière de la cellule, qui reflète la lumière dispersée à l'arrière de la cellule, permettant une nouvelle chance d'absorption et convertissant ainsi davantage de lumière en électricité. Cette technologie augmente l'efficacité du panneau solaire et est actuellement très répandue dans les installations commerciales et résidentielles.

Technologie TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) :
· Cette technologie utilise des contacts passivés pour améliorer le rendement des cellules solaires. Elle vise à réduire les pertes de recombinaison des porteurs de charge, augmentant ainsi l'efficacité des cellules. Cette technologie est plus coûteuse que le PERC mais améliore le rendement et réduit la perte d’efficacité due à la chaleur notamment. La technologie TOPCon devrait à terme devenir la technologie principalement utilisée ces prochaines années. Cette technologie améliore le rendement bifacial.

Les différents types d’onduleurs

L'onduleur est un composant essentiel de tout système photovoltaïque, car il convertit le courant continu (DC) produit par les panneaux solaires en courant alternatif (AC) utilisable par les appareils domestiques et les réseaux électriques.
D'une part, il génère un courant alternatif dont la fréquence est synchronisée avec celle du réseau auquel il est connecté. D'autre part, il ajuste et régule la tension du courant produit pour qu'elle corresponde parfaitement à la tension standard du réseau électrique, garantissant ainsi une alimentation stable et sécurisée.
Il coupe également le courant venant de votre installation si le réseau est mis hors tension, cette précaution assure la sécurité du personnel d’intervention.

Les onduleurs disponibles sur le marché sont :

1 - Onduleurs centraux :

Ils transforment le courant de l'ensemble de l'installation photovoltaïque en une seule unité.

▶ Onduleurs Centraux Traditionnels :
Ces onduleurs reçoivent le courant continu (DC) de plusieurs chaînes de panneaux solaires et le transforment en courant alternatif (AC). Placés en général en un endroit central de l'installation, leur installation est simple et peu coûteuse.

▶ Onduleurs Centraux avec Optimiseurs de Puissance :
Tout en conservant la configuration centralisée, ces onduleurs sont associés à des optimiseurs de puissance situés au niveau de chaque panneau ou de chaque chaîne. Les optimiseurs maximisent la production de chaque panneau individuellement, offrant ainsi une meilleure performance en cas d'ombrage ou de défaillance d'un panneau mais le coût de l’installation est plus élevé, les micro-onduleurs sont dans ce cas un choix privilégié pour augmenter l’efficacité.

▶ Onduleurs Hybrides Centraux :
Ces onduleurs combinent la fonction traditionnelle de conversion DC/AC avec la capacité de stockage d'énergie. Ils peuvent être connectés à des batteries, permettant une meilleure gestion de la production et de la consommation d'énergie et ainsi de maximiser l’autoconsommation.

2 - Micro-onduleurs :

Installés sur chaque panneau solaire, ils permettent à chaque panneau de fonctionner indépendamment des autres, optimisant ainsi la production d'énergie. Les micro-onduleurs permettent également de n’utiliser que de la basse tension sur le circuit de courant continu, et ne pas faire pénétrer le courant continu dans les bâtiments, ce qui garantit une sécurité maximale.