Le fonctionnement de l’énergie solaire

L’énergie solaire n’est rien d’autre qu’une source énergétique obtenue grâce à la chaleur et la lumière du soleil. L’exploitation de ces deux éléments permet par ailleurs de créer de l’eau chaude et mieux encore, de l’électricité. L’énergie obtenue à partir du soleil est inépuisable, propre et saine aussi bien pour l’homme que pour l’environnement dans lequel nous vivons. En effet, elle ne produit aucun gaz à effet de serre.

Opérationnalité de l’énergie solaire

On peut utiliser deux sortes de matériels pour absorber (capter) et transformer ensuite la chaleur et les rayons du soleil. Il s’agit des panneaux photovoltaïques et des panneaux solaires thermiques. Le fonctionnement de l’énergie solaire diffère selon que vous installez l’un ou l’autre type de panneaux solaires.

Vous devez nécessairement recourir à l’installation des panneaux solaires thermiques si votre objectif est d’obtenir de l’eau chaude. Ces panneaux sont dotés en effet d’une capacité d’absorption de l’énergie du soleil qui se chargera ensuite de chauffer un liquide transféré dans un module noir. Après ce transfert, le liquide ainsi injecté est transformé en chaleur et c’est celle-ci qui permettra à son tour de réchauffer l’eau que contient le ballon de votre logement.

Les panneaux solaires photovoltaïques pour leur part, sont utilisés pour produire de l’électricité. Constitués de cellules photovoltaïques, ce type de panneau capte les rayons du soleil et libère les photons. Les photons ainsi libérés vont se déplacer puis produire un courant électrique qui vous permettra d’alimenter votre maison et vos appareils. L’exploitation des panneaux solaires photovoltaïques est associée à la combinaison d’un onduleur ou d’un micro-onduleur qui se charge de moduler l’électricité produite avant de la transformer en courant alternatif capable d’alimenter votre réseau.

Enfin, l’installation solaire est généralement complétée par un compteur EDF ou autre qui vous permet de mesurer la quantité de courant qui alimente votre réseau électrique.

Schéma photon électricité

La cellule photovoltaïque permet de transformer les photons en électricité. Mais comment les cellules qui composent vos panneaux solaires arrivent-elle à créer de l’électricité à partir du soleil ? Afin de répondre efficacement à cette interrogation, voici un dessin de coupe de l’une de ces cellules :

En regardant l’image, on peut se rendre compte notamment qu’une cellule photovoltaïque est constituée d’une double couche de silicium : l’une étant chargée positivement, tandis que l’autre l’est négativement. Pour ce qui est de la lumière du soleil, elle est pour ce qui la concerne, composée de plusieurs photons.

Lorsqu’il traverse la cellule photovoltaïque, le photon perse un trou dans la couche supérieure de cette cellule, celle-là même qui est négative. Cette action crée une tension électrique avec l’autre couche dite inférieure et qui est chargée positivement. Les photons seront ensuite récupérés par des contacts électriques qui se trouvent à la surface des cellules. Et c’est ainsi que l’électricité sera créée sous forme de courant continu.

Schémas d’installation d’un panneau solaire

La compréhension du fonctionnement d’une installation photovoltaïque peut s’avérer très complexe pour le commun des mortels. Etant donné qu’un schéma vaut toujours mieux qu’un discours, nous vous proposons de découvrir dans cette partie le mode opératoire des panneaux solaires.

Fonctionnement des cellules photovoltaïques, opérationnalité du système d’autoconsommation, montages des panneaux…ces dessins vous permettront de découvrir le solaire et ses subtilités sous un angle bien moins complexe.

Les outils indispensables

Un système de panneaux solaires est constitué de nombreux modules photovoltaïques. Chaque module à son tour, comporte une multitude de cellules photovoltaïques dont vous maîtrisez déjà le mode opératoire grâce au premier dessin illustré ci-dessus.

La mise en place de tout un système photovoltaïque est un préalable pour faire fonctionner les panneaux solaires. C’est ce qu’on appelle techniquement «Balance Of System » ou le B.O.S. Parmi les éléments de base de ce concept, vous avez par exemple le câblage, le régulateur de charge et le système de fixation. Comme vous pouvez le voir sur l’image ci-dessous, c’est l’association de tous ces éléments qui permet à une installation photovoltaïque de fonctionner :

L’onduleur fait partie des éléments du B.O.S qui jouent un rôle déterminant. C’est lui en effet qui transforme le courant continu produit par vos panneaux solaires en courant alternatif. Et comme vous le savez, la consommation domestique n’est possible qu’uniquement grâce au courant alternatif. Le courant généré est transporté vers le panneau de distribution principal, c’est-à-dire celui sur lequel tous vos appareils électriques sont branchés. Comme le montre le schéma, le « Balance Of System » intègre également les éléments suivants :

  • Des câbles de connexion et de protection qui permettent non seulement de relier les panneaux solaires entre eux, mais aussi tous les autres composants
  • Un système de fixation des panneaux dont la robustesse et la technologie permettent de supporter le poids de votre installation et les intempéries climatiques. Chaque panneau solaire a un poids d’au moins 20 kilogrammes
  • Un régulateur de charge dont le rôle est de contrôler le courant produit par les panneaux solaires. Vous pouvez l’intégrer au micro-onduleur ou à l’onduleur
  • Un panneau de distribution
  • Plusieurs disjoncteurs à haute immunité le plus souvent
  • Un système de supervision qui contrôle le bon fonctionnement de votre installation dans l’ensemble
  • Un compteur de production qui permet de suivre le niveau de production de votre installation

Cette liste des outils à prévoir pour votre installation est assez complète. Dans bien des cas, un professionnel vous aidera à déterminer l’installation qui répond le plus à vos besoins grâce à son expertise et ses conseils. Du choix des panneaux et des autres équipements jusqu’à la pose, il vous accompagnera de bout en bout. Cette option vous permet en outre d’avoir la garantie que votre installation se fera avec les meilleurs équipements qui existent et que vous obtiendrez un système performant, élaboré, durable et de haute technologie.

Le branchement des modules photovoltaïques

Il faut nécessairement plusieurs modules connectés les uns aux autres pour assurer le fonctionnement de vos panneaux solaires dans un système photovoltaïque. En pratique, on peut assembler les modules soit en parallèle, soit en série. Il existe une grande différence entre ces deux solutions. Vous devez opter pour l’une ou l’autre des options en tenant compte de vos besoins.

Assemblage en série

Le montage des modules photovoltaïques en série permet d’additionner les voltages, sans pour autant modifier l’ampérage. Ce type de branchement doit en principe s’effectuer entre les modules qui ont un même ampérage. Lorsque ce n’est pas le cas, vous devez aligner l’ensemble sur le plus faible ampérage. Le schéma suivant illustre parfaitement un branchement des panneaux solaires en série :

Pour brancher les modules en série, vous devez connecter les bornes positives d’un module aux bornes négatives d’un autre module.

Montage en parallèle

Contrairement à ce qui se fait dans un montage en série, dans le branchement en parallèle des modules, le voltage ne change pas : il demeure identique tandis que cette fois-ci, c’est l’ampérage qui fait l’objet d’un additionnement. C’est donc un résultat inverse que l’on obtient ici. Comme vous pouvez le voir sur le dessin qui suit, le montage dans ce cas se fait en temps normal entre des modules qui ont le même voltage pour éviter un éventuel court-circuit ou une surtension. Etant donné qu’elles sont additionnées, il n’y aura aucun problème à ce que les intensités (ampérage) soient différentes. C’est ce type de montage qui vous conviendra si vous recherchez la puissance ou une forte intensité.

Pour réaliser un montage en parallèle, vous devez connecter les pôles positifs entre eux. Faites-en de même pour les pôles négatifs.

L’autoconsommation : 2 schémas possibles

Deux illustrations pour comprendre le fonctionnement des systèmes solaires en autoconsommation

Il y a deux options qui s’offrent à vous si vous décidez de consommer l’électricité que vous produisez :

  • L’autoconsommation avec système de stockage de l’électricité
  • L’autoconsommation avec vente du surplus produit

Voici quelques dessins qui vous permettront de comprendre comment est-ce que chacun de ces deux systèmes fonctionne :

L’autoconsommation avec vente du surplus produit

Si vous optez pour l’autoconsommation avec la vente de l’électricité produite en plus, alors voici son mode de fonctionnement. Pour commencer, l’électricité produite par vos panneaux solaires au cours de la journée permet d’abord d’alimenter les appareils électriques de votre habitation. Si cette production dépasse le seuil de votre consommation journalier, alors le surplus d’électricité est redirigé vers le réseau comme l’illustre le schéma pour ensuite être vendu directement à votre fournisseur d’énergie électrique, en l’occurrence EDF OA.

Sachez notamment que le prix de vente de cet excédent est couvert par une garantie qui s’étend sur 20 ans.

Comme vous le voyez sur l’image, la répartition de la charge électrique est assurée par l’onduleur. Au cas où la production de votre installation solaire s’avère insuffisante pour alimenter vos appareils, l’énergie (ou l’électricité) manque est directement puisée sur le réseau de votre opérateur. Inversement, quand votre production est supérieure à ce que vous consommez, cet excédent est automatiquement redirigé sur le réseau de ce dernier. Il s’agit là de l’autoconsommation photovoltaïque dite intelligente.

L’ensemble de votre installation sera donc relié à 2 compteurs : un compteur pour votre production et l’autre pour la consommation. Toutefois, il est également possible d’utiliser un seul compteur bidirectionnel qui se chargera de compter à la fois votre production et votre consommation. Pour faciliter la lecture de l’électricité que vous consommez et vendez, ainsi que celle de l’électricité que vous achetez directement au fournisseur, vous pouvez utiliser une application qui vous permettra de contrôler ces différentes données en temps réel. Il vous suffira juste de quelques clics sur votre PC ou votre téléphone pour tout savoir (et dans les moindres détails) sur l’état de votre production et votre consommation.

L’autoconsommation avec système de stockage de l’électricité

Sachez que c’est bien possible de produire et de consommer votre propre électricité, et ce, même quand le soleil n’est pas aussi fort qu’habituellement. Pour cela, vous devez simplement opter pour un système solaire avec batterie intégrée. Ce système se chargera de stocker l’excédent de l’électricité non consommée par les appareils de la maison pendant les heures où le soleil brille particulièrement. Et une fois que vos panneaux ne produiront plus assez d’électricité ou pas du tout pour satisfaire vos besoins et ceux du réseau local, la batterie prendra simplement le relais comme on peut le voir sur le schéma ci-dessous :

Le principal avantage du système d’autoconsommation avec stockage d’électricité tient au fait que l’utilisateur n’aura pas besoin du réseau électrique pour assurer le fonctionnement de ses équipements. Même durant les heures où son système ne produira pas ou plus de l’électricité, c’est celle générée par les panneaux solaires et stockée dans la batterie qui servira à alimenter l’ensemble de la maison. Cette option peut s’avérer avantageuse dans le cas d’un immeuble non connecté au réseau électrique. Enfin, même après une coupure, la batterie continuera à vous alimenter.

FAQ

Qui a inventé le premier panneau solaire ?

Le panneau solaire n’est pas le fruit de l’invention d’une seule personne. Il est le résultat de plus d’un siècle et demi d’expériences et découvertes faites çà-et-là par plusieurs chercheurs.

Arnaque panneau solaire que faire ?

Les arnaques sont fréquentes dans le monde des panneaux solaires. Pour les éviter, consultez régulièrement les forums qui parlent du photovoltaïque ou appeler votre espace info énergie (EIE) par exemple.

A quoi sert un onduleur pour panneau solaire ?

L’onduleur est un système combiné à votre installation solaire et qui vous permet de réguler et de convertir l’énergie des rayons du

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