Fonctionnement d'un panneau solaire : comment ça marche ?

Solaire

19/12/2024

Les panneaux solaires photovoltaïques ont transformé la manière dont nous produisons de l’électricité. Avec des préoccupations croissantes sur l’environnement et la recherche de solutions plus durables, l’énergie solaire se présente comme une alternative incontournable. Mais quel est le fonctionnement d'un panneau solaire exactement ? OÏKA vous aide tout de suite à y voir plus clair !

Comment fonctionne un panneau photovoltaïque ?

Les installations photovoltaïques transforment la lumière du soleil en électricité grâce à un procédé simple mais très efficace. En effet, le fonctionnement d'un panneau solaire repose sur l'effet photovoltaïque, où certains matériaux, comme le silicium, génèrent de l’électricité lorsqu’ils sont exposés à la lumière.

Lorsqu'un rayon du soleil frappe un panneau, il libère des photons (des particules de lumière). Celles-ci viennent exciter les électrons présents dans les cellules photovoltaïques du panneau. Ce mouvement des électrons génère un courant électrique continu. Cependant, le courant continu n’est pas directement utilisable par vos appareils, car ces derniers fonctionnent avec du courant alternatif. C’est à ce moment-là qu’intervient l'onduleur : un dispositif qui transforme le courant continu en courant alternatif pour rendre l’électricité prête à l’usage pour vos ampoules et vos différents équipements électriques.

De quoi se compose une installation photovoltaïque ?

Une installation photovoltaïque est un ensemble de composants qui travaillent ensemble pour transformer l’énergie solaire en électricité utilisable.

Chaque élément de ce système joue un rôle spécifique et essentiel dans l’efficacité globale de l’installation. Voici un tour d’horizon des principales parties qui la composent, et qui sont essentielles au bon fonctionnement d'un panneau solaire.

Des panneaux solaires: Les panneaux solaires sont les éléments visibles de toute installation photovoltaïque. Ils sont composés de plusieurs cellules photovoltaïques qui captent la lumière du soleil et la convertissent en électricité.

Les panneaux solaires monocristallins, disponibles aujourd’hui sur le marché sont fabriqués à partir d’un seul cristal de silicium, ce qui permet une meilleure conductivité, et donc, une production d’électricité plus importante, notamment dans les espaces limités.
Les cellules photovoltaïques: Les cellules photovoltaïques sont les composants fondamentaux des panneaux solaires. Elles sont faites de silicium, un matériau semi-conducteur qui permet de transformer l'énergie solaire en électricité grâce à l'effet photovoltaïque.

Lorsqu'un photon frappe une cellule, il libère un électron dans le silicium, créant ainsi un courant électrique. Ces cellules sont interconnectées pour former un panneau solaire capable de produire une quantité significative d’énergie.
L'onduleur: L’onduleur – ou le micro-onduleur - est un élément essentiel dans le d’une installation photovoltaïque. Son rôle est de transformer le courant continu produit par les panneaux en courant alternatif, utilisé par la majorité des appareils de votre foyer. L’onduleur optimise également la production d’électricité en assurant la gestion des performances du système, notamment en équilibrant les variations de lumière et de température. Il existe plusieurs types d’onduleurs :

Les micro-onduleurs : placés sur chaque panneau, ils permettent d’optimiser individuellement la production de chaque cellule.

Les onduleurs centraux : ils sont plus puissants que les micro-onduleurs et gèrent toute l’énergie produite par l’ensemble des panneaux.
Le câblage électrique: Le câblage électrique relie tous les composants du système, des panneaux solaires à l’onduleur, puis à votre installation domestique. Il est important de choisir des câbles adaptés pour le bon fonctionnement d'un panneau solaire et d'une installation entière. Ils doivent être capables de supporter la production d’énergie et de garantir une bonne sécurité. Le câblage doit aussi être dimensionné en fonction de la puissance totale de l’installation, et doit être protégé contre les risques d’incendie et d’électrocution.
Une batterie: Le compteur Linky est utilisé pour comptabiliser ce que vous revendez si vous êtes raccordé au réseau, c’est à dire le surplus de production que vous ne consommez pas ou que vous ne stockez pas.

Le fonctionnement des panneaux solaires en autoconsommation ou revente totale

Lorsqu’on parle d’installations photovoltaïques, deux options principales s’offrent à vous : l’autoconsommation et la revente totale de l’énergie produite, qui peuvent fonctionner ensemble pour un maximum de rentabilité.

L'autoconsommation avec revente de surplus: L’autoconsommation consiste à consommer directement l’énergie produite par vos panneaux photovoltaïques pour vos besoins domestiques.

Lorsque les panneaux captent et transforment la lumière du soleil, ils peuvent alors alimenter vos appareils électriques en temps réel.

Si la production d’électricité excède votre consommation, vous pouvez choisir de stocker cette énergie excédentaire dans une batterie ou, si vous ne disposez pas d’une telle installation, de la restituer au réseau. L’un des principaux avantages de l’autoconsommation est qu’elle vous permet de réduire considérablement vos factures d’électricité, car vous utilisez l’énergie produite par vos panneaux, qui est gratuite et renouvelable. De plus, cette indépendance énergétique vous protège des hausses des prix de l’électricité.

C'est l'option la plus courante et la plus rentable dans l'utilisation des panneaux solaires. Lorsque vos panneaux produisent plus d’électricité que vous n’en consommez, l'énergie excédentaire est injectée directement dans le réseau électrique. Ce surplus est acheté par un fournisseur d’énergie dans le cadre d’un contrat de revente. Comme pour la revente totale, le montant que vous recevrez pour cette énergie est fixé par un tarif de rachat valable pendant 20 ans.

L’autoconsommation peut également être optimisée grâce à des gestionnaires d’énergie intelligents. Ces systèmes analysent votre consommation en temps réel et régulent l’utilisation de l’électricité produite, en privilégiant les moments où la production est maximale, comme en milieu de journée, pour recharger les batteries ou faire fonctionner des appareils énergivores. Cela vous permet de consommer davantage de l’énergie que vous produisez, et de réduire votre recours à l’électricité conventionnelle.

En France, un contrat de revente est proposé avec un tarif d'achat garanti pour l’énergie que vous produisez. Ce tarif est fixé par l’État et reste stable pendant 20 ans. Ce système permet aux propriétaires de panneaux solaires de générer des revenus réguliers à partir de l’énergie qu’ils produisent, d'amortir le coût initial de l’installation, et de potentiellement réaliser un bénéfice sur le long terme.
La revente de l'énergie produite: La revente totale est une autre option, dans laquelle vous vendez l’intégralité de l’énergie produite par vos panneaux solaires à un fournisseur d’électricité. Contrairement à l’autoconsommation, vous ne consommez pas l’électricité produite, mais vous l’injectez dans le réseau. Ce choix est particulièrement adapté pour les propriétaires qui ont une grande capacité de production, mais dont la consommation domestique est limitée ou irrégulière.

En France, un contrat de revente est proposé avec un tarif d'achat garanti pour l’énergie que vous produisez. Ce tarif est fixé par l’État et reste stable pendant 20 ans. Ce système permet aux propriétaires de panneaux solaires de générer des revenus réguliers à partir de l’énergie qu’ils produisent, d'amortir le coût initial de l’installation, et de potentiellement réaliser un bénéfice sur le long terme.

Cependant, il est important de noter que la revente totale n'offre pas la même indépendance énergétique que l’autoconsommation, car vous êtes toujours dépendant du réseau pour vos besoins en électricité.

Combien coûte une installation de panneau solaire photovoltaïque ?: Le coût d’une installation de panneaux solaires photovoltaïques peut varier en fonction de plusieurs facteurs, comme la taille du système, la qualité ou la provenance des panneaux choisis, l’emplacement, et le type de contrat avec un installateur.

Le prix d'une installation de panneaux solaires en France va dépendre du sérieux de l’installateur et de l’accompagnement qu’il va être en mesure de vous proposer tout au long de la durée de vie de votre installation. Le prix inclut l'achat des panneaux, de l'onduleur ou des micro-onduleurs, du câblage, des fixations ainsi que l'installation et donc les coûts de la main-d'œuvre.

Cependant, ce coût peut être considérablement réduit grâce aux différentes aides financières et subventions proposées par l'État et les collectivités locales. Par exemple, la prime à l’autoconsommation, dont le montant est fixé par l'État, permet de bénéficier d’une aide pour l’autoconsommation de l’énergie produite, ce qui réduit ainsi l'investissement initial.

Ces aides permettent non seulement de réduire le coût d’installation, mais aussi d’améliorer la rentabilité à moyen et long terme de l'investissement.
Quel courant sort d'un panneau solaire ?: Les panneaux solaires photovoltaïques génèrent du courant continu (CC), c'est-à-dire un courant qui circule dans une seule direction. Ce courant continu doit ensuite être converti en courant alternatif (CA) à l’aide d’un onduleur ou des micro-onduleurs.

Le courant alternatif est généralement celui que l’on utilise dans les foyers pour l’éclairage, le chauffage, la cuisine, etc. Mais le courant continu est également très présent dans le quotidien des Français. En effet, la plupart des voitures électriques fonctionnent également avec un moteur à courant continu, qui, relié à une ou plusieurs batteries, permet de transformer l’énergie électrique en énergie mécanique.
Quel est l'inconvénient d'un panneau solaire ?: L'un des principaux inconvénients du fonctionnement d'un panneau solaire est sa dépendance aux conditions météorologiques. Par temps nuageux, en hiver ou la nuit, leur production d'énergie diminue, ce qui peut limiter leur performance. De plus, les coûts d'installation initiaux peuvent sembler élevés.

Cependant, ces investissements sont largement amortis grâce aux économies réalisées sur le long terme et aux aides financières disponibles. Avec leur fiabilité et leur contribution à la transition énergétique, les panneaux solaires sont restent une solution rentable et durable pour tous les foyers et les entreprises.
Quelle est la différence entre les panneaux solaires et les panneaux photovoltaïques ?: Les termes « panneaux solaires » et « panneaux photovoltaïques » sont parfois utilisés de manière interchangeable, mais il y a une différence importante. Les panneaux solaires peuvent désigner tout type de panneau utilisant l’énergie solaire, incluant aussi bien les panneaux thermiques (qui captent la chaleur pour produire de l'eau chaude) que les panneaux photovoltaïques. En revanche, les panneaux photovoltaïques sont spécifiquement conçus pour convertir la lumière solaire en électricité grâce à des cellules photovoltaïques en silicium. Donc, tous les panneaux photovoltaïques sont des panneaux solaires, mais tous les panneaux solaires ne sont pas photovoltaïques.

Le fonctionnement d'un panneau solaire repose donc sur l’effet photovoltaïque et un ensemble de technologies qui maximisent son rendement.

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