Comment fonctionne un panneau solaire ?

En 1954, les laboratoires Bell présentent la première cellule photovoltaïque qui alimente des appareils électriques domestiques. D’énormes progrès techniques ont depuis été réalisés, permettant ainsi de rendre le panneau solaire photovoltaïque plus performant et plus accessible dans notre utilisation courante et quotidienne

En mai 2017, la Suisse décrète la neutralité carbone en 2050. Cet objectif 2050 vise une transition progressive du système énergétique suisse par une sortie du nucléaire et un encouragement vers les énergies renouvelables. Le panneau solaire photovoltaïque contribue ainsi à la réduction des émissions de CO2, à la réduction des rejets polluants et à la préservation des ressources naturelles. Le panneau solaire photovoltaïque contribue également à éveiller la conscience écologique vers la préservation de la nature. En effet, contrairement aux combustibles fossiles, qui doivent être extraits et brulés, les panneaux solaires n’ont pas besoin d’une quantité considérable de ressources et de capitaux. En l’espace d’une heure, la Terre reçoit des rayons solaires permettant potentiellement la production d’électricité pendant un an. Les panneaux photovoltaïques offrent ainsi la possibilité de profiter de l’énergie solaire et de réaliser des économies conséquentes sur les factures d’électricité sur le long terme.

Certes, la fabrication des panneaux photovoltaïques demande elle-même de l’énergie, mais son amortissement est constaté relativement rapidement de par une production propre et surtout renouvelable à l’infini.

Analyse du cycle de vie du panneau photovoltaïque

Le fonctionnement d’un panneau solaire

Il existe 2 types de panneaux solaires : le panneau solaire thermique et le panneau solaire photovoltaïque. Afin de répondre à des besoins énergétiques de manière écologique, mais aussi économique, ils utilisent la même source d’énergie, inépuisable et illimitée : le soleil mais son exploitation est différente car les deux panneaux ne génèreront pas le même type de production.

• Le panneau solaire thermique transforme le rayonnement solaire en chaleur afin de produire de l’eau chaude sanitaire et éventuellement du chauffage.
• Le panneau solaire photovoltaïque transforme la lumière du rayonnement solaire en électricité.

Composant du panneau photovoltaïque

Le panneau solaire photovoltaïque est composé de plusieurs cellules photovoltaïques, constituées elle-même essentiellement de silicium. Le silicium est le semi-conducteur le plus courant dans l’industrie solaire. Ces cellules photovoltaïques sont capables de capter la lumière et de la transformer en courant continu grâce à l’effet photovoltaïque.

On retrouve plusieurs types de cellules :

• Les cellules amorphes sont issues de silicium en très faible quantité leur donnant une couleur gris foncé. Le silicium n’est pas cristallisé, il est déposé sur une feuille de verre. On retrouve généralement ces cellules dans les calculatrices et les montres dites « solaires ». C’est la seule technologie capable de produire de l’électricité avec de la lumière artificielle.
• Les cellules monocristallines sont composées d’un seul bloc de silicium. Lors du refroidissement, le silicium fondu se solidifie en ne formant qu’un seul cristal de grande dimension. On découpe ensuite le cristal en fines tranches qui donneront des cellules avec une teinte noire.
• Les cellules polycristallines sont composées de plusieurs cristaux de silicium, lui donnant sa couleur bleu foncé. Ce type de cellule n’est pas uniforme, on distingue des motifs créés par les différents cristaux.

Création d’une tension électrique

Le panneau solaire photovoltaïque crée du courant électrique grâce à la réaction des photons (particule discontinue sans charge électrique) issus de l’ensoleillement sur les couches semi-conductrices en silicium. La différence de potentiel mesurée entre les deux électrodes du panneau est du courant continu (DC).

Transformer et consommer cette énergie

Pour être utilisé pour les besoins domestiques, l’onduleur est nécessaire pour le transformer en courant alternatif (AC).

Son rôle est par conséquent fondamental dans le fonctionnement d’un système photovoltaïque.

Dans le cas des toitures photovoltaïques où l’électricité produite doit être convertie en courant domestique avant d’être utilisée dans la maison ou injectée dans le réseau électrique, l’onduleur a un rôle de convertisseur en plus des fonctions de régulation de la production photovoltaïque.

L’onduleur se présente sous forme d’un boitier métallique muni d’un radiateur ou d’un ventilateur. Il est peu sonore et le champ électromagnétique est très faible. Comme les panneaux solaires photovoltaïques, c’est un appareil écologique qui ne pollue pas l’environnement.

L’installation des panneaux solaires photovoltaïques

Les types d’installations photovoltaïques dépendent de la surface de la toiture et du niveau d’ensoleillement du toit.

Il existe principalement 3 types d’installations de panneaux solaires : Isolée (Posée au Sol), Rapportée, ou Intégrée.

L’installation au sol requiert un emplacement disponible comme une terrasse ou une partie du jardin. C’est pourquoi, bien souvent, les capteurs sont installés sur les toits des bâtiments.

• Installation rapportée: ce type d’installation de panneaux solaires est fixé sur la toiture existante en Surimposition et peut être installé sur tout type de bâtiment couvert (maison, hangars couverts, abris……). Les panneaux sont posés à une dizaine de centimètres de la toiture, les modules fixés sur des rails. Ceci permet de garantir une meilleure ventilation des panneaux photovoltaïques afin de minimiser une perte de performance.
• Installation intégrée: à la différence de la surimposition, les modules sont directement incorporés dans la structure du bâtiments, remplaçant ainsi les éléments de la couverture de la toiture (tuiles, ardoises…) assurant ainsi l’étanchéité.

Installer des panneaux photovoltaïques sur votre toit n’implique pas que vous viviez dans les régions les plus chaudes. Une pente de votre toit avec une bonne exposition solaire suffira à la bonne réalisation d’une installation. La meilleure orientation est celle plein sud, dans l’idéal ou à défaut sud/est ou sud/ouest. Il faudra veiller à préserver une inclinaison de 45°à 50°par rapport au sol pour obtenir une bonne réception du rayonnement solaire. Les panneaux solaires seront incorporés à votre toit, puis reliés à l’onduleur qui lui, est relié directement au réseau. En effet, à la sortie de cet onduleur est installé un compteur électrique, qui lui, permettra de déterminer la quantité d’énergie produite par les panneaux solaires et de facturer la vente éventuelle de l’électricité par la suite.

Les avantages du photovoltaïque

Les panneaux solaires photovoltaïques ont plusieurs avantages dont ceux répertorier ci-dessous :

• C’est une énergie inépuisable car issue des rayons du soleil et, de ce fait, elle respecte la nature et l’environnement.
• C’est une énergie très fiable car pas de risque de rupture.
• Les matériaux utilisés (silicium, verre, aluminium) résistent aux conditions atmosphériques extrêmes. Les systèmes sont fiables et stables (résistance aux intempéries, aux rayonnements UV et aux variations de températures)
• L’intégration des panneaux photovoltaïques est simple et facile d’emploi. Les panneaux solaires photovoltaïques sont robustes, nécessitant très peu de maintenance. Pas de combustion, donc peu d’usure thermique des composants.
• L’énergie photovoltaïque peut être installée partout, même en ville.
• Le cout de fonctionnement est faible et l’entretien est réduit.
• Des systèmes intelligents et des progrès techniques impressionnants pour l’autoconsommation énergétique. En effet, on a pu constater une évolution technique importante depuis plus de 5 ans, avec les micro-onduleurs, la domotique, le suivi de production, les systèmes de batteries de plus en plus fiables.
• Une rentabilité accrue avec le photovoltaïque pour une autoconsommation avec vente du surplus de l’électricité. Le cas échéant la revente du surplus de production permet d’amortir les investissements voire de générer des revenus.

Conclusion

En installant des panneaux solaires chez lui, le consommateur devient producteur. Une fois la lumière du soleil convertie en énergie, celle-ci peut être consommée par le foyer et/ou revendu à un fournisseur d’électricité.

Votre toit travaille pour vous.