Fonctionnement d’un panneau solaire : notre guide complet
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Déployés en France à partir des années 1970, les panneaux solaires connaissent aujourd’hui un véritable succès, encouragé en partie par les aides financières de l’État. Capables de produire de l’électricité verte, les installations solaires constituent un élément essentiel de la transition énergétique. Mais savez-vous réellement comment produire de l’énergie grâce au soleil ? Dans cet article complet, La Maison Saint-Gobain vous guide pour comprendre le fonctionnement d’un panneau solaire.
Comment fonctionne la production d’énergie solaire ?
Utilisée depuis l’Antiquité, l’énergie solaire fait partie des énergies renouvelables. Le soleil est, en effet, une source inépuisable d’énergie, accessible à n’importe quel endroit de la planète. La production d’énergie solaire repose sur l’utilisation de la lumière et de la chaleur émises par le soleil.
Grâce au rayonnement solaire, il est possible de produire de l’énergie thermique ou de l’énergie électrique. L’énergie thermique est utile pour produire de la chaleur et faire fonctionner un système de chauffage ou un chauffe-eau solaire. L’énergie électrique permet, quant à elle, de produire de l’électricité.
Le panneau solaire thermique
Le panneau solaire thermique produit de l'énergie thermique à partir de la chaleur émise par les rayons du soleil. Cette chaleur est absorbée par les capteurs du panneau pour réchauffer un fluide caloporteur, qui diffuse ensuite la chaleur accumulée dans un ballon de stockage.
Grâce aux panneaux solaires thermiques, il est possible de produire de l’eau chaude sanitaire pour alimenter un logement et le chauffer. Il existe, en effet, des systèmes combinés reliés à des radiateurs ou à un plancher chauffant.
La consommation d’eau chaude et de chauffage étant la principale dépense énergétique d’un foyer, installer des panneaux solaires thermiques permet de réaliser de réelles économies d'environ 50 % sur votre facture d’électricité annuelle.
Le panneau solaire photovoltaïque
Le panneau photovoltaïque est le modèle de panneau solaire le plus répandu. Il permet de produire de l’électricité grâce à l’énergie solaire. Les cellules photovoltaïques qui le composent absorbent la lumière du soleil pour la transformer en courant électrique continu.
Le panneau solaire photovoltaïque offre de nombreux avantages. Très écologique, il est aussi économique. Son prix d’achat est compensé par sa capacité de production. En moyenne, vous économisez entre 50 et 70 % de vos dépenses énergétiques annuelles grâce à une installation solaire d’une puissance de 3 kilowatt-crête (kWc).
Le panneau solaire hybride
Aussi appelé « panneau aérovoltaïque », le panneau solaire hybride est une innovation relativement récente par rapport aux autres modes de production d’énergie solaire. Il associe la technologie des panneaux thermiques à celles des panneaux photovoltaïques. Ce module permet donc d’alimenter un bâtiment en eau chaude, en chauffage et en électricité.
Les panneaux aérovoltaïques sont équipés de capteurs thermiques et de capteurs photovoltaïques. En filtrant l’air entrant dans le bâtiment, ils permettent aussi de réguler la température intérieure. En été, vos panneaux solaires aérovoltaïques peuvent donc vous aider à faire baisser la température de quelques degrés. Ces panneaux solaires sont encore peu répandus dû à leur prix élevé.
Quel est le fonctionnement des panneaux solaires et photovoltaïques ?
Le panneau solaire et photovoltaïque est au cœur du dispositif de production d’électricité à partir de l’énergie solaire. Il est composé d’un ensemble de matériaux (aluminium, verre, cuivre, argent) et d’une multitude de petites cellules photovoltaïques.
Les différents types de panneaux solaires photovoltaïques
Il existe trois sortes de panneaux solaires équipés de cellules photovoltaïques :
- Les panneaux polycristallins,
- Les panneaux monocristallins,
- Les panneaux amorphes.
Les panneaux solaires polycristallins sont composés d’un assemblage de plusieurs cristaux. Ils sont facilement reconnaissables grâce à leur aspect en mosaïque. Ce sont les panneaux solaires photovoltaïques les plus utilisés par les particuliers. Ils affichent un bon rapport qualité/prix.
Les panneaux monocristallins sont fabriqués à partir d’un seul cristal de silicium. Ils ont un aspect homogène, d’un bleu très foncé, qui tire vers le noir. Ce sont les plus performants, mais aussi les plus chers du marché. Ils se situent dans une fourchette de prix haute.
Les panneaux amorphes sont composés d’une fine couche de silicium. Leur niveau de performance est donc moins satisfaisant que les autres modèles de panneaux solaires. Ils sont surtout destinés à un usage ponctuel.
Comment fonctionne la technologie solaire photovoltaïque ?
La lumière du soleil est composée de photons. Le fonctionnement d’un panneau solaire photovoltaïque repose sur l’absorption de ces photons. Pour cela, les panneaux sont munis de capteurs, les cellules photovoltaïques.
Ces cellules photovoltaïques sont fabriquées à partir de silicium, un matériau semi-conducteur, qui contient des électrons. Lorsque la lumière du soleil frappe le panneau solaire, les photons transmettent leur énergie aux électrons. Grâce à l’énergie solaire, les électrons contenus dans le cristal de silicium s’activent et produisent de l’électricité.
Quels sont les composants d’une installation solaire ?
Si vous souhaitez produire de l’électricité, vous devez vous doter d’une installation solaire complète. Onduleur, câblage, batterie, compteurs électriques, voici les principaux éléments qui la composent.
L’onduleur
L’électricité produite par les panneaux solaires prend la forme de courant continu. Cependant, vos appareils électriques fonctionnent avec le courant alternatif. Le rôle de l’onduleur est justement de convertir le courant continu en courant alternatif. C’est donc un appareil essentiel pour pouvoir profiter de votre installation solaire. Ce petit boîtier est muni d’une double connexion : relié d'un côté aux panneaux solaires et, de l'autre à votre tableau électrique.
Vous pouvez choisir entre un onduleur central ou des micro-onduleurs, à raison d’un par module photovoltaïque. Les micro-onduleurs fonctionnent indépendamment les uns des autres. Ainsi, si une partie de votre toiture n’est pas exposée au soleil, la partie ensoleillée de votre installation peut continuer à produire de l’électricité à pleine puissance.
En cas d’autoconsommation avec revente du surplus à un fournisseur d’électricité, l’onduleur permet de répartir la quantité d’énergie produite entre votre maison et le réseau de distribution public.
Le câblage électrique
Les câbles électriques sont les éléments de liaison entre les différents appareils de votre installation solaire. Ils assurent la connexion entre :
- Les panneaux,
- L’onduleur (ou les micro-onduleurs),
- Le tableau électrique,
- La batterie de stockage,
- Les appareils électriques.
Les câbles de raccordement sont plus ou moins nombreux selon l’utilisation que vous ferez de votre installation solaire. En autoconsommation, vous aurez besoin de moins de câbles que pour revendre votre électricité à un fournisseur d’énergie.
Les compteurs électriques
Votre installation solaire est munie de deux compteurs différents. Le compteur de production permet de suivre la quantité d’électricité produite par votre installation solaire. Le compteur de consommation affiche votre consommation d’électricité.
Grâce aux informations recueillies par ces compteurs électriques, vous êtes en mesure d’évaluer le rendement et la rentabilité de votre installation. Vous pouvez connaître la quantité d’électricité consommée, celle puisée dans le réseau public et celle revendue à un fournisseur d’énergie.
La batterie de stockage
La batterie est un élément facultatif de votre installation solaire. Elle permet de stocker une partie de votre production électrique afin de l’utiliser ultérieurement. Elle est très utile pour bénéficier de courant alternatif en dehors des périodes d’ensoleillement.
Autoconsommation et revente d’électricité : comment ça marche ?
Si vous décidez de produire votre propre électricité, vous pourrez réduire significativement votre consommation d’énergie via le réseau classique. Vous pourrez aussi revendre tout ou partie de votre production à un fournisseur d’énergie. Voici comment procéder.
Autoconsommation ou revente : comment choisir ?
L’autoconsommation désigne le fait de consommer votre propre électricité plutôt que de puiser dans le réseau classique. Avec une installation solaire d’une puissance de 3 kWc, il est possible de réduire votre consommation annuelle d’environ 50 à 70 %. Vous pouvez donc gagner en autonomie et diminuer le montant de vos factures.
La revente consiste à produire de l’énergie afin d’en vendre au moins une partie à un fournisseur d’énergie. C’est un bon moyen de rentabiliser plus rapidement votre installation solaire. Il est possible de vendre la totalité de votre production d’électricité.
Comment revendre son électricité à un fournisseur d’énergie ?
La revente d’électricité est encadrée par la réglementation française. Les fournisseurs d’énergie sont tenus d’acheter l’électricité vendue par les particuliers. C’est la règle de l’Obligation d’Achat (OA). Vous avez donc l’assurance que votre surplus de production sera bien acheté par votre fournisseur d’énergie.
Le prix d’achat est fixé par arrêté. Le tarif applicable varie en fonction de la puissance électrique de votre installation solaire. Il est aussi plus élevé en cas de revente totale qu’en autoconsommation.
