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 photovoltaïque est un dispositif qui capte l’énergie solaire et la transforme en électricité utilisable pour alimenter les appareils électriques de votre maison. L'énergie solaire transforme notre manière de penser et d’utiliser l’électricité dans nos foyers ou entreprises.
Types d'Énergie Solaire
On distingue deux types d'énergie solaire :
- L'énergie solaire thermique : captée via des panneaux solaires thermiques, elle permet de chauffer un fluide qui va alimenter un circuit de chauffage central et/ou de produire de l'eau chaude sanitaire.
- L'énergie solaire photovoltaïque : elle permet quant à elle de produire de l'électricité, grâce à des panneaux solaires photovoltaïques. Elle est ensuite utilisée de différentes manières, par des ménages ou dans le cadre d'activités industrielles par exemple, pour l'éclairage, le chauffage, l'alimentation d'appareils divers...
A noter qu'il existe également des panneaux solaires hybrides, assurant la production à la fois d'énergies thermique et électrique. Nous avons vu que les panneaux photovoltaïques convertissent environ 20 % du rayonnement en électricité, ce qui est déjà beaucoup ! 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 !
Fonctionnement des Panneaux Solaires Photovoltaïques
Ces équipements captent l'énergie issue des rayons du soleil et les transforment en électricité. Cette énergie est captée par des modules de forme rectangulaire, recouverts de cellules de silicium, un matériau semi-conducteur. Le fonctionnement du panneau solaire repose sur l'effet photovoltaïque. Les cellules photovoltaïques sont le cœur du panneau. Elles sont fabriquées à partir de silicium, un élément semi-conducteur.
Les principales étapes assurant la transformation de l'énergie solaire en électricité sont les suivantes :
- Les photons, c'est à dire la lumière du soleil, frappent les cellules et transmettent leur énergie aux électrons contenus dans les panneaux solaires. Les photons de la lumière sont des particules de lumière qui ont une quantité d'énergie proportionnelle à leur longueur d'onde.
- Les électrons se déplacent et produisent alors un courant électrique continu.
- Grâce à un onduleur, ce courant continu est transformé en courant alternatif, exploitable sur le réseau électrique ou dans un bâtiment. La conversion du courant continu en courant alternatif est effectuée par un onduleur. L'onduleur utilise deux composants principaux pour effectuer la conversion : un transformateur et un condensateur. Dans le cas d'un onduleur, le transformateur est utilisé pour augmenter la tension du courant continu produit par les cellules photovoltaïques à la tension du réseau électrique.
- L'électricité ainsi produite peut au choix alimenter les appareils électriques de la maison, être vendue à un distributeur d’électricité ou bien être stockée dans une batterie en vue d’une utilisation ultérieure dans la maison (par exemple la nuit, lorsqu’il n’y a plus de soleil).
Types de Cellules Solaires
Les cellules qui tapissent les panneaux solaires peuvent être :
- Monocristallines : il s’agit des cellules les plus performantes, mais aussi les plus chères. Les panneaux monocristallins sont fabriqués à partir d'un seul cristal de silicium. Le rendement d'un panneau solaire est la quantité d'énergie électrique qu'il produit par rapport à la quantité d'énergie solaire qu'il reçoit. Le rendement plus élevé des panneaux monocristallins est dû à la structure uniforme du cristal de silicium. Les panneaux monocristallins sont également plus durables que les panneaux polycristallins.
- Polycristallines : elles offrent le meilleur rapport qualité-prix actuellement sur le marché. Ce sont aussi les cellules les plus utilisées. Les panneaux solaires polycristallins sont fabriqués à partir de plusieurs cristaux de silicium.
- Amorphes (ou couches minces) : elles rentabilisent les rayons solaires même lorsqu’ils sont faibles, et elles sont moins chères à produire que les cellules mono et polycristallines. Ce sont aussi les cellules les plus utilisées. 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.
Comment Choisir Vos Panneaux Solaires ?
Plusieurs critères doivent être pris en compte au moment de choisir vos panneaux solaires. Ainsi, la puissance crête est une référence qui permet de comparer la puissance et le rendement des modèles pour choisir le plus rentable. Une puissance de 100 Wc (Watts crête) correspond à la puissance maximale du module, avec un ensoleillement de 1 000 W/m2 et une température de cellule de 25°C. Dans les faits, l’énergie captée par le module sera moindre et dépend de l’ensoleillement, de la saison, du moment de la journée, de la luminosité... Vous devez également tenir compte de la surface du panneau, de sa durabilité, de la variation de puissance selon les températures extérieures.
Les modules sont généralement installés sur des supports fixes (au sol ou sur un toit), mais ils peuvent également être posés sur des systèmes mobiles qui suivent la trajectoire du soleil, augmentant ainsi la production électrique de 30 % environ par rapport à une installation statique. Pour un rendement optimal, privilégiez une orientation plein sud, avec une inclinaison oscillant entre 30 et 45°.
Coût des Panneaux Solaires
Le prix de vos panneaux solaires dépend de plusieurs éléments, notamment leur surface, leur qualité, leur rendement, le matériau dans lequel ils sont conçus... D’après l’Agence de la transition écologique (ADEME), le prix d’un panneau solaire oscille généralement entre 2,7 et 3,7 euros HT par watt-crête, unité de mesure qui permet de connaître la puissance maximale d'un panneau. Pour l’installation de panneaux solaires de 3 kWc, qui correspondent à une installation de taille moyenne, il faut débourser aujourd’hui entre 9000 € et 12 000 € TTC.
Aides Financières pour l'Installation de Panneaux Solaires
Les pouvoirs publics ont mis en place plusieurs dispositifs incitatifs afin d'aider les particuliers à s'équiper en panneaux solaires. Parmi les principaux, citons :
- La prime à l'autoconsommation photovoltaïque : si votre installation vous permet d'atteindre l'autoconsommation électrique, vous bénéficiez pendant cinq ans d'une prime qui varie en fonction de la puissance installée, de 80 à 380 €/kWc (kilowatt-crête).
- Un taux de TVA réduit à 10 % pour les installations photovoltaïques raccordées au réseau d'une puissance inférieure ou égale à 3 kWc.
- L'obligation d'achat : l'électricité que vous produisez peut être vendue pour tout ou partie, à l'opérateur historique ou à un opérateur local, à un prix fixé par la loi.
- Des aides locales : en plus des aides de l’État, vous pouvez éventuellement bénéficier d'aides locales. N'hésitez pas à vous renseigner auprès de votre mairie, conseil départemental ou conseil régional.
Applications Domestiques des Panneaux Solaires
Les panneaux solaires sont devenus une solution populaire et écologique pour réduire la consommation, voire être en autonomie, énergétique des logements. Grâce à leur capacité de transformer l’énergie du soleil en électricité, ils peuvent alimenter une grande variété d’appareils électroménagers et de systèmes au sein d’une maison, et même pour recharger une voiture électrique ou pour votre camping-car.
- Appareils électroménagers : En utilisant des panneaux solaires pour le lave-linge et le lave-vaisselle, vous pouvez réaliser des économies substantielles sur votre facture d’électricité.
- Réfrigérateur et congélateur : Un système solaire bien dimensionné peut fournir cette énergie sans interruption.
- Chauffage de l’eau : Les chauffe-eau solaires utilisent directement l’énergie thermique du soleil pour chauffer l’eau, réduisant ainsi considérablement la demande en énergie électrique.
- Chauffage central : En combinaison avec une batterie de stockage et une pompe à chaleur, il est possible de chauffer efficacement une maison même pendant les mois les plus froids.
- Petits appareils électroniques : Les ordinateurs portables, tablettes et télévisions peuvent également fonctionner avec l’énergie solaire.
- Éclairage : L’installation de panneaux solaires pour alimenter les ampoules LED permet de réduire significativement cette consommation.
Stockage de l'Électricité Solaire
Le solaire est une source d'énergie qui ne peut pas garantir un rendement identique d’un jour à l’autre. Selon l’ensoleillement, l’énergie captée ne sera pas la même. Pour mettre en réserve l'électricité produite pour une utilisation ultérieure, il faut recourir à des batteries de stockage solaires. Leur prix varie en fonction de la technologie mise en œuvre et de la capacité de stockage.
Types de Panneaux Solaires
Il existe quatre types différents de panneaux solaires : photovoltaïques, thermiques, photovoltaïque hybrides et aérovoltaïques.
- Panneaux Photovoltaïques : Le panneau solaire photovoltaïque utilise les rayons UV du soleil pour les convertir en électricité qui va alimenter les appareils électroménagers du foyer.
- Panneaux Thermiques : 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.
- Panneaux Hybrides : A noter qu'il existe également des panneaux solaires hybrides, assurant la production à la fois d'énergies thermique et électrique.
- Panneaux Aérovoltaïques : Contrairement au photovoltaïque qui utilise la lumière du soleil et la convertit en électricité sans mettre à profit la chaleur qu’il produit, l’aérovoltaïque utilise cette chaleur et la diffuse dans le logement à l’aide d’un module de ventilation couplé à une VMC. Cette chaleur permet de produire 4 fois plus d’énergie. En effet, lorsqu’un panneau photovoltaïque exploite 20 % d’énergie solaire, le panneau aérovoltaïque utilise jusqu’à 80 % de l’énergie solaire captée. A la production d'électricité, l'aérovoltaïque ajoute donc trois autres fonctions : production de chauffage, rafraîchissement, ventilation.
Installation et Entretien
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. Les panneaux solaires ont en moyenne une durée de vie de 30 ans. Un panneau est recyclable et produit 8 à 10 fois la quantité d’énergie nécessaire à sa fabrication. En effet, le courant est obtenu grâce à une réaction chimique et celle-ci perd lentement en puissance au fil des années, ce qui signifie qu’ils seront seulement moins efficaces.
Impact Économique et Environnemental
Sur le plan économique, les panneaux photovoltaïques permettent de réduire ses factures d’électricité. En effet, les panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité à partir de la lumière du soleil, qui est une ressource gratuite. Sur le plan environnemental, les panneaux photovoltaïques contribuent à réduire les émissions de gaz à effet de serre. En effet, la production d’électricité à partir de l’énergie solaire ne produit pas de gaz à effet de serre, contrairement à la production d’électricité à partir des énergies fossiles.
Panneaux Solaires à Brancher : Plug and Play
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. Ils sont particulièrement adaptés à de petites installations destinées à couvrir le talon de consommation. De cette façon, la plupart de l’électricité produite est autoconsommée et la rentabilité est rapide. En contrepartie, l’impact sur la facture reste modéré.
Tableau Récapitulatif des Panneaux Solaires
| Type de Panneau | Avantages | Inconvénients | Applications |
|---|---|---|---|
| Monocristallin | Haute performance, longue durée de vie | Plus cher | Résidentiel, commercial |
| Polycristallin | Bon rapport qualité-prix | Performance légèrement inférieure | Résidentiel, grandes installations |
| Amorphe | Fonctionne même avec faible luminosité, moins cher | Moins efficace | Petits appareils, zones peu ensoleillées |
| Thermique | Production d'eau chaude sanitaire | Ne produit pas d'électricité | Chauffage de l'eau, piscines |
| Hybride | Production combinée d'électricité et de chaleur | Coût initial plus élevé | Résidentiel, commercial |
| Aérovoltaïque | Production d'électricité, chauffage, rafraîchissement, ventilation | Coût initial plus élevé | Résidentiel |
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