L’énergie photovoltaïque, qu’est-ce que c’est ?
L’énergie
photovoltaïque est la conversion de la lumière du soleil en énergie électrique.
Elle fait partie des énergies renouvelables et permet d’alimenter tous types
d’appareils ou de systèmes électriques.
L’énergie photovoltaïque peut être utilisée de deux manières :
- soit elle est raccordée au réseau électrique (pour les maisons, les grandes toitures de bâtiments collectifs,…) et injectée directement dans le réseau.
- soit elle apporte de l’électricité à des sites isolés (centrales solaires, pompage solaire…), qui bénéficie immédiatement de l’énergie nécessaire
Comment produire de l’énergie photovoltaïque ?
Pour utiliser la majorité des appareils électriques, il est nécessaire de
convertir le courant continu généré par les panneaux solaires en courant
alternatif. Ce principe se fait par le biais d’un onduleur intégré à
l’installation solaire photovoltaïque.
Les principaux éléments d’un système solaire photovoltaïque
Les cellules photovoltaïques
Une cellule photovoltaïque est un composant électronique qui, exposé à la lumière, génère de l’électricité. La cellule photovoltaïque produit un courant continu. Sa puissance dépend de la lumière reçue.
Le processus de fabrication des cellules
Pour fabriquer ces cellules photovoltaïques, le matériau le plus fréquemment utilisé est le silicium.
Le silicium brut est obtenu par réduction de la silice (le composé le plus abondant dans la croute terrestre et notamment dans le sable ou le quartz). Il doit ensuite être purifié et retravaillé. Il est alors produit sous forme de lingots, appelées « wafers ». Ces lingots sont découpés en très fines plaques de 200 micromètres d’épaisseur. Elles sont retraitées et métallisées pour devenir des semi-conducteurs : les cellules photovoltaïques.
Deux types de cellules photovoltaïques : monocristallin ou polycristallin
Ces deux technologies ont leur propre avantage. Les cellules monocristallines ont un meilleur rendement mais les cellules polycristallines sont moins onéreuses et durent plus longtemps.
Les modules
solaires photovoltaïques
Les modules sont des panneaux constitués de cellules photovoltaïques reliées
entre elles électriquement. Le rendement des modules varie en fonction de leurs
spécificités techniques, de leur ensoleillement, de leur taille… Pour qualifier
le potentiel maximal de production électrique d’une cellule ou d’un panneau
photovoltaïque, on parle de « puissance crête », qui s’exprime en Watt crête
(Wc).
Le
saviez-vous ?
La puissance crête d’un panneau photovoltaïque est de l’ordre de 100 à 200
watts par mètre carré (soit un rendement de 10 à 15 %) ce qui donne une
puissance crête de 50 à 250 Wc par panneau.
Les
structures
Les structures sont les éléments sur lesquels reposent les modules
photovoltaïques. Ces structures sont différentes en fonction du mode
d’intégration des panneaux solaires (en toiture ou en façade sur une maison,
des bâtiments collectifs, des sites industriels, des parkings…), des objectifs
architecturaux et des objectifs de rendement.
On trouvera notamment :
- Structure à plat sur toiture
- Structure intégrée en toiture
- Structure brise-soleil
- Structure triangulée sol
- Structure Intégrée Simplifiée pour les grands éléments
- Structure Intégrée Simplifiée pour les petits éléments
- Structure Fibro-ciment
- Structure Garde-corps
- Structure produit verrier
- Structures pour toitures plates
- Structures inviolables
Consulter toute la gamme de structures pour panneau solaire
Pour exemple, pour réaliser des centrales solaires (de nombreux panneaux alignés les uns à côté des autres directement sur le sol), les modules sont fixés sur des structures dont la nature, la hauteur et l’inclinaison sont spécifiquement calculées par rapport à l’ensoleillement et l’orientation du parc. Cela permet de maximiser le rendement de l’installation.
Les onduleurs
C’est un appareil qui permet de délivrer des tensions et des courants alternatifs à partir d’une source d’énergie électrique continue.
Les autres composants
D’autres éléments complètent le système photovoltaïque selon son usage de destination : disjoncteur, compteur de production et de consommation, régulateur, moniteur etc.
Les spécificités de la production d’énergie photovoltaïque sur site isolé
Dès lors qu’une installation photovoltaïque n’est pas connectée au réseau de distribution d’électricité, on parle alors de solution
« hors-réseau ». Il existe alors deux techniques pour avoir accès à l’électricité :
L’alimentation au fil du soleil
Le panneau solaire est directement connecté au récepteur (un appareil électrique spécifique basse consommation) sans autre élément. La puissance électrique fournie au récepteur est fonction de la puissance d’éclairement. Ces systèmes fonctionnent parfaitement pour le pompage de l’eau.
L’alimentation avec stockage sur batterie
Très souvent, les besoins en énergie ne correspondent pas aux heures d’ensoleillement ou nécessitent une intensité régulière (éclairage ou alimentation de réfrigérateurs, par exemple).
Le système solaire photovoltaïque est alors accompagné de batteries et d’accumulateurs qui permettent de stocker l’énergie et de la restituer en temps voulu.
Il est également indispensable d’utiliser un régulateur qui protège la batterie contre les surcharges ou les décharges profondes nocives à sa durée de vie.
