L'énergie solaire transforme notre manière de penser et d'utiliser l'électricité dans nos foyers ou entreprises. Grâce aux avancées technologiques, les panneaux solaires offrent désormais une solution viable pour alimenter une vaste gamme d’appareils, allant des plus petits gadgets électroniques aux gros appareils électroménagers.
Fonctionnement général des panneaux solaires
Aujourd'hui, quasiment tout le monde sait qu’un panneau solaire sert à produire de l’énergie. Mais peut-être vous demandez-vous comment cela fonctionne concrètement ? Un panneau solaire est capable de convertir une partie du rayonnement solaire en électricité. Un panneau photovoltaïque est un dispositif qui capte l’énergie solaire et la transforme en électricité utilisable pour alimenter les appareils électriques de votre maison. Lorsque la lumière frappe la surface d’un panneau solaire, les cellules photovoltaïques réagissent en libérant des électrons : un courant électrique continu se crée.
Les panneaux solaires fonctionnent grâce à l'effet photovoltaïque, où les cellules solaires convertissent directement la lumière du soleil en électricité. Les photons absorbés par les matériaux semi-conducteurs comme le silicium excitent les électrons, générant des paires électron-trou et produisant ainsi un courant électrique.En 1839, le physicien français Alexandre Edmond-Becquerel remarque que les photons présents dans la lumière dégagent de l’énergie. Il constate également que ceux-ci peuvent être absorbés par des matériaux semi-conducteurs et générer ainsi une tension électrique. Les photons sont des particules présentes dans la lumière du soleil. L’électron se déplace du côté N (négatif) tandis que le vide migre du côté P (positif), créant un champ électrique.
Composants essentiels d'un panneau solaire
Un panneau solaire est composé de plusieurs éléments clés :
- De cellules de silicium, un composant semi-conducteur qui émet des électrons lorsqu’il est exposé à la lumière.
- D’une couche de verre, qui protège la surface du panneau de la saleté et des chocs extérieurs.
- De deux couches d’encapsulant en éthylène-acétate de vinyle (EVA) qui entourent la matrice cellulaire.
Les différents types de panneaux solaires
Il existe quatre types différents de panneaux solaires : photovoltaïques, thermiques, photovoltaïque hybrides et aérovoltaïques. Les deux autres principaux types sont les panneaux monocristallins et les panneaux polycristallins. Les monocristallins sont fabriqués à partir d’une seule cellule de silicium pur, offrant ainsi une efficacité élevée et une performance optimale, même dans des conditions de faible luminosité. En revanche, les polycristallins sont constitués de multiples cristaux de silicium, ce qui les rend généralement moins coûteux à produire, mais avec une efficacité légèrement inférieure.
- Panneaux monocristallins : Un panneau solaire monocristallin est composé de cellules solaires fabriquées à partir d'un seul cristal de silicium pur. Ces panneaux se distinguent par leur haute efficacité de conversion, et leur apparence homogène avec une surface lisse et un motif régulier. Ils sont particulièrement efficaces dans des conditions d'ensoleillement optimales, rendant leur utilisation idéale dans les régions bien ensoleillées.
- Panneaux polycristallins : Un panneau solaire polycristallin est constitué de cellules solaires faites de plusieurs micro cristaux de silicium. Ces panneaux sont moins coûteux à produire. Bien qu'ils aient une efficacité de conversion légèrement inférieure par rapport aux panneaux monocristallins, ils fonctionnent bien dans des conditions de faible luminosité et sont donc adaptés aux régions avec des conditions d'ensoleillement variables ou faibles.
Ces panneaux sont plus fins et plus souples que les deux autres typologies de modules, et ont un aspect gris foncé. À noter : les panneaux amorphes sont les seuls modules à pouvoir générer de l’électricité à partir de lumière artificielle. Ces panneaux photovoltaïques représentent environ 10% du marché.
Contrairement au panneau photovoltaïque, le panneau thermique ne produit pas d’électricité. Les cellules contenues dans les panneaux thermiques captent l’énergie solaire et la transforment en chaleur. Cette dernière est transmise à un fluide caloporteur, le glycol, qui circule dans des tuyaux jusqu’au ballon d’eau chaude ou au dispositif de chauffage à eau.
Le rôle de l'onduleur
Générer du courant continu à partir des rayons solaires, c’est bien, mais qu’en faire ? C’est là qu’intervient l’onduleur ! Le courant continu n’est pas utilisable en l’état. L'onduleur convertit le Courant Continu (CC) produit par les panneaux solaires en Courant Alternatif (CA). Ce courant électrique créé par les onduleurs est compatible avec les réseaux électriques domestiques et commerciaux, permettant l'utilisation de l'énergie solaire pour alimenter divers appareils : chargeur de voiture, réseau de chaleur d’une maison, etc.
Plusieurs options de fonctionnement sont possibles pour l’onduleur :
- un onduleur central gère la transformation du courant continu de toute votre installation ;
- des micro-onduleurs situés sous chacun de vos panneaux transforment le courant au cas par cas.
La seconde option est plus efficace en cas de panne localisée ou si votre toiture n’est pas exposée uniformément au soleil.
Fonctionnement des panneaux solaires hybrides
Nous avons vu que les panneaux photovoltaïques convertissent environ 20 % du rayonnement en électricité, ce qui est déjà beaucoup ! Le reste, c’est de la chaleur. Pour éviter de perdre ce gisement précieux d’énergie, il existe des panneaux solaires hybrides, comme le SPRING de Dualsun.
Les panneaux solaires hybrides valorisent la chaleur en eau chaude sanitaire ! Concrètement, un échangeur thermique est fixé sur la face arrière du panneau solaire. De l’eau circule dans cet échangeur et va chauffer grâce à la chaleur émise par les cellules photovoltaïques lorsqu’elles sont exposées au soleil. Les panneaux hybrides permettent donc d’éviter les pertes en chaleur d’un panneau photovoltaïque et valorisent ainsi l’ensemble de l’énergie incidente du soleil.
Par ailleurs, le rendement d’un panneau photovoltaïque diminue lorsque sa température augmente. Les panneaux solaires hybrides Dualsun permettent une double autoconsommation en produisant à la fois l’électricité et l’eau chaude dont vous avez besoin. Cette eau chauffée par énergie solaire est stockée dans le ballon d’eau chaude. Afin de faire un maximum d’économies, il est recommandé de basculer un maximum de vos consommations électriques pendant la journée, lorsque les panneaux solaires produisent.
Autoconsommation ou revente de l’électricité
Fonctionnement de l'autoconsommation
Si vous désirez alimenter votre maison en énergie grâce à l’énergie solaire, vous pouvez opter pour l’autoconsommation, avec ou sans revente du surplus. L’autoconsommation vise à utiliser l’électricité produite pour couvrir vos propres besoins. La production des panneaux photovoltaïques va directement alimenter les appareils électriques de votre maison.
Dans le cas où la production des panneaux solaires est supérieure à la consommation de votre maison, vous produisez un surplus. Ce surplus est injecté sur le réseau local et vendu à EDF Obligation d’Achat au tarif fixe de 13 c €/kWh pendant 20 ans. Bon à savoir : il est également possible d’opter pour l’autoconsommation partielle.
Tout le principe est de calculer votre consommation actuelle d’énergie ; c’est un critère nécessaire et essentiel pour comprendre vos besoins. À partir de là, il est facile de vous indiquer de combien de panneaux vous avez besoin. Le principe même des panneaux solaires est que vous consommez directement l’électricité qu’ils produisent. Lorsque vous produisez de l’électricité avec vos panneaux, vos appareils en bénéficient directement. Si à certains moment vos panneaux produisent plus que nécessaires et que vous n’avez pas de batterie, le surplus est envoyé sur le réseau de distribution.
Rendement et facteurs influençant l'efficacité
Le rendement d’un panneau solaire est le pourcentage d’énergie solaire captée qui est transformée en électricité. La qualité et la compatibilité des autres équipements de votre installation, comme l’onduleur, les câbles, la batterie,etc. C’est cela, mis en parallèle avec vos besoins de consommation, qui vous aidera à choisir le matériel le mieux adapté à votre foyer et votre budget. C’est pourquoi il est très complexe de calculer soi-même le rendement effectif des panneaux solaires et l’impact sur la rentabilité d’un projet solaire. C’est tout un métier. C’est vrai. C’est le nôtre.
Le rendement d'un panneau photovoltaïque est influencé par plusieurs facteurs clés, notamment l'emplacement géographique, l'orientation et l'inclinaison des panneaux, ainsi que la qualité des cellules solaires utilisées. L'emplacement joue un rôle crucial, car une exposition optimale au soleil maximise la production d'électricité.En effet, le panneau est toujours testé dans les conditions optimales (inclinaison, ensoleillement, température, localisation, etc.). La puissance de rendement indiquée sera toujours plus élevée que celle réellement délivrée. En moyenne, seulement 20 % de l’énergie du soleil est convertie en électricité avec les panneaux solaires photovoltaïques.
La meilleure production s’obtient avec une orientation sud. Toutefois, une orientation est-ouest est également envisageable. La production totale sera moins importante mais l’installation captera le soleil plus tôt le matin et plus tard le soir. L’inclinaison joue également sur la production. Idéalement, les panneaux devraient toujours être perpendiculaires aux rayons du soleil. Certains acteurs proposent donc des supports « inclinables » pour s’ajuster au mieux à la course du soleil. Un support inclinable permet d’optimiser la production notamment en hiver.
Durée de vie et garantie des panneaux solaires
Aujourd’hui, la durée de vie des meilleurs panneaux solaires sur le marché dépasse 40 ans. La plupart des fabricants garantissent que les panneaux solaires conserveront une performance d’environ 80 % de leur capacité initiale après 25 ans. Chez Dualsun, nous allons plus loin et garantissons la performance de nos derniers panneaux solaires photovoltaïques pendant 30 ans ! Bon à savoir : la durée de vie est différente de la durée de garantie. Une fois la garantie des panneaux solaires expirée, ils continuent à produire de l’énergie !
Les aides financières disponibles
L’Etat a mis en place un plan d’aides financières pour les foyers qui souhaitent installer des panneaux solaires. Par exemple et sous certaines conditions, vous pouvez bénéficier de Ma Prim Rénov, ou encore de la prime à l’autoconsommation.
Voici quelques aides financières disponibles :
- La prime à l'investissement.
- L'éco-prêt à taux zéro.
- MaPrimeRénov'.
- Aides locales proposées par des collectivités locales.
Installation et coût des panneaux solaires
L’installation en DIY est l’option la plus économique, puisque vous n’avez pas à prévoir les frais d’intervention d’un artisan. Si vous ne voulez pas vous occuper de la pose de votre installation, vous pouvez faire appel à un professionnel. Pour vous simplifier ces démarches, Mon Kit Solaire met à votre disposition son réseau d’installateurs de confiance. Chez MonKitSolaire nous avons un réseau d’installateurs agréés QUALI PV RGE avec des prix pouvant aller de 3 000€ TTC pour un kit de 3kWc (primes non déduites).
Ensuite, vous aurez le choix d’installer votre kit solaire en fonction de votre projet, sur le toit de votre maison, la façade ou au sol de votre propriété à l’aide d’un matériel de fixation. Traditionnellement les installations solaires se font sur la toiture de votre maison ou bâtiment. Selon votre projet d’installation, la taille de votre terrain et vos besoins en énergie solaire, vous pourrez également installer vos modules au sol.
Coût d'une installation
Une installation de panneaux solaires peut varier en coût en fonction de plusieurs facteurs, tels que la taille du système, la qualité des composants utilisés et les frais d'installation. En France, le prix moyen d'une installation photovoltaïque d'une puissance de 3 kWc est de 10 000 à 15 000 euros. Ce prix comprend le coût des panneaux, de l'onduleur, de la main-d'œuvre et des taxes.
Recyclage des panneaux solaires
Un panneau est recyclable et produit 8 à 10 fois la quantité d’énergie nécessaire à sa fabrication. Ils sont principalement composés de verre qui est une matière recyclable à l’infini et également son cadre fait d’aluminium. SOREN est un éco-organisme à but non lucratif qui se charge de collecter sans frais les panneaux solaires usés. Par la suite, VEOLIA a construit sa première usine de recyclage à Rousset près d’Aix-en-Provence.
Panneaux solaires à brancher sur une prise
Les panneaux solaires à brancher sur une prise ont pour ambition de rendre le solaire vraiment accessible à tous, y compris aux néophytes en électricité. Cette solution est donc très séduisante sur le papier d’autant que l’enrobage marketing s’avère très rassurant. Elle n’est pourtant pas exempte de défauts, loin s’en faut.
Fonctionnement des panneaux solaires à brancher
L’électricité peut circuler à l’intérieur des câbles dans les deux sens. Ainsi, il est possible d’injecter de l’électricité dans la maison via une prise électrique. Par principe, l’électricité produite va toujours au plus court. Une fois au tableau, l’électricité est redistribuée vers les autres appareils consommateurs s’il y en a. En cas de surplus, l’électricité repart vers le réseau électrique. Il n’y a pas de risque, car la loi impose que l’installation comporte « une protection de découplage ». Cela signifie concrètement que le micro-onduleur coupe la production s’il ne détecte pas le réseau électrique.
Réglementation et recommandations
Ce document de référence de l'Ademe précise qu'il ne faut pas dépasser 900 VA « par circuit de prise » ce qui correspond à 2 panneaux solaires. Dans tous les cas, une demande de CACSI ou Convention d’Auto Consommation Sans Injection est obligatoire auprès d’Enedis. Cette demande est simple à faire car tout se fait en ligne. Elle est en outre assez rapide car les vendeurs fournissent des tutoriels où tout est expliqué pas à pas.
Rentabilité des panneaux solaires à brancher
Les vendeurs de panneaux solaires à brancher affichent souvent des rentabilités surprenantes : « 4 à 6 ans partout en France » par exemple. Si ces affirmations étaient trompeuses il y a quelques temps, elles sont aujourd'hui d'actualité. La baisse du prix des modules photovoltaïques et l'augmentation du prix de l'électricité rendent ces solutions très intéressantes.
Tableau récapitulatif des types de panneaux solaires
| Type de Panneau Solaire | Matériaux | Efficacité | Coût | Avantages | Inconvénients |
|---|---|---|---|---|---|
| Monocristallin | Silicium pur | Élevée | Plus élevé | Haute efficacité, longue durée de vie | Coût initial plus élevé |
| Polycristallin | Cristaux de silicium multiples | Modérée | Modéré | Moins cher, bon rendement en faible luminosité | Efficacité légèrement inférieure |
| Amorphe | Silicium amorphe | Faible | Faible | Flexible, fonctionne avec lumière artificielle | Rendement plus faible, durée de vie plus courte |
| Hybride | Combinaison photovoltaïque et thermique | Variable | Plus élevé | Production combinée d'électricité et d'eau chaude | Complexité et coût plus élevés |
FAQ
Comment fonctionnent les panneaux solaires la nuit ?
Les panneaux solaires ne produisent pas d'électricité la nuit, car ils dépendent de la lumière du soleil pour générer de l'énergie. Cependant, certains systèmes peuvent être équipés de batteries de stockage pour stocker l'énergie produite pendant la journée et l'utiliser la nuit.
Les panneaux solaires peuvent-ils produire de l'électricité par temps nuageux ?
Oui, bien que la production puisse être réduite par temps nuageux, les panneaux solaires peuvent toujours générer de l'électricité en captant la lumière diffusée à travers les nuages. Cependant, leur rendement sera moins élevé par rapport à une journée ensoleillée.
TAG: