Les panneaux solaires connaissent une popularité croissante. Que ce soit pour mieux gérer nos dépenses énergétiques ou privilégier les énergies renouvelables, de plus en plus de personnes produisent leur propre électricité. Les panneaux solaires, également appelés photovoltaïques, répondent à divers besoins, que ce soit pour les particuliers ou les professionnels. Le processus d’installation d’un panneau solaire peut être discret et rapide, et l’impact sur votre facture d’électricité est immédiat. De plus, grâce aux aides de l’État, l’adoption de l’autoconsommation devient de plus en plus accessible ! Mais avant de produire votre propre énergie solaire, il est important de comprendre les bases. Alors, comment fonctionnent réellement les panneaux solaires ? Comment convertissent-ils la chaleur du soleil en électricité ? Quels sont les composants d’un panneau photovoltaïque ? À quel rendement peut-on s’attendre avec un panneau solaire moyen ? Comment se déroule l’installation d’un système d’autoconsommation ? Peut-on avoir des panneaux solaires dans des régions moins ensoleillées, comme le nord de la France ou la Bretagne ? Nos experts répondent à toutes ces questions.
Panneaux solaires et énergies solaires : définition et fonctionnement
Lorsque l’on parle d’installation solaire, il s’agit d’un système composé de trois parties :
- Un ou plusieurs panneaux solaires ;
- Un onduleur ;
- Un compteur.
Panneaux solaires : définition
Un panneau solaire est un appareil qui utilise la lumière du soleil pour la convertir :
- En énergie électrique ou électricité solaire, il s’agit alors d’un panneau solaire photovoltaïque ;
- Ou en chaleur, notamment pour alimenter un chauffe-eau, on parle alors de panneau solaire thermique.
Il est également possible d’utiliser ces deux technologies simultanément.
Les panneaux solaires captent la lumière du soleil et la transforment en courant électrique continu. Lorsqu’ils sont installés en rangée et reliés entre eux, ils fonctionnent en harmonie avec le reste de l’installation photovoltaïque, incluant l’onduleur et le compteur.
Le rôle de l’onduleur et du compteur
L’onduleur, le convertisseur solaire
Une fois que le panneau solaire a capté la lumière du soleil et l’a transformée en courant électrique continu, l’onduleur entre en jeu. Ce dernier convertisse le courant continu en un courant électrique alternatif. L’objectif est de faciliter le transport de l’énergie produite, notamment dans les lignes à moyenne tension du réseau. Cela permet de distribuer l’électricité vers les habitations et les bâtiments.
L’onduleur est généralement installé aussi près que possible des panneaux solaires afin de limiter les pertes d’électricité. Il gère en général l’ensemble des panneaux solaires de votre installation photovoltaïque. Cependant, il est également possible d’utiliser des micro-onduleurs, un par panneau solaire. Ces solutions sont particulièrement adaptées aux petites installations et permettent d’éviter que toute l’installation ne tombe en panne en cas de dysfonctionnement d’un seul panneau solaire.
Le compteur d’une installation électrique
Chaque installation photovoltaïque est équipée de deux types de compteurs :
- Un compteur de production, qui mesure la quantité de courant injectée dans le réseau. Il sert également à mesurer la quantité de courant consommée depuis le réseau électrique. En cas d’autoconsommation, un seul compteur est utilisé et il enregistre à la fois l’électricité consommée depuis le réseau et celle injectée sur le réseau.
- Un compteur de “non consommation” si vous vendez toute l’électricité que vous produisez. Ce compteur mesure l’énergie injectée sur le réseau et vérifie notamment que votre installation photovoltaïque ne consomme pas de courant.
Comment fonctionne la batterie d’un panneau solaire ?
Pourquoi stocker l’énergie solaire ?
La production d’électricité photovoltaïque est intrinsèquement liée à la lumière du soleil. C’est donc pendant la journée que votre installation produira le plus d’énergie. Cependant, ce n’est pas nécessairement à ce moment-là que vous consommez le plus d’électricité. À moins de travailler depuis chez vous, la majeure partie de votre consommation d’électricité a lieu en soirée. Par conséquent, il y a souvent un décalage entre le moment de la production et celui de la consommation de l’électricité. C’est pour pallier à ce décalage que les batteries peuvent être utilisées avec les installations photovoltaïques. Elles permettent d’utiliser l’électricité produite par vos panneaux solaires quand vous le souhaitez.
Batterie d’un panneau solaire : fonctionnement
La batterie est généralement placée entre le panneau solaire et l’onduleur. Dans ce cas, elle stocke le courant électrique continu et le décharge dans l’onduleur selon vos besoins, produisant ainsi un courant électrique alternatif.
Comment choisir une batterie solaire ?
Avant de choisir votre batterie, voici quelques éléments à prendre en compte :
- Sa durée de vie, estimée en cycles (nombre de charges/décharges) ;
- Sa capacité de stockage, exprimée en Watt-heure (Wh) ou en Ampère-heure (Ah) ;
- Son taux de décharge, indiquant la vitesse à laquelle la batterie se décharge. Ce paramètre est exprimé avec une codification C5, C10, C20, où le chiffre représente le nombre d’heures prévu pour la décharge complète. Par exemple, une batterie C20 mettra 20 heures à se décharger complètement ;
- Votre équipement : certaines technologies de batteries sont plus adaptées à certaines installations, notamment les batteries AC compatibles avec les micro-onduleurs ;
- Vos besoins énergétiques : si votre consommation quotidienne d’électricité est faible, vous n’aurez peut-être pas besoin d’une batterie extrêmement performante.
Comment fonctionne une cellule photovoltaïque ?
Nous avons vu le fonctionnement global d’une installation photovoltaïque, mais nous n’avons pas encore répondu à une question fondamentale : comment la lumière du soleil peut-elle produire de l’électricité ? Le cœur de ce mécanisme réside dans la cellule photovoltaïque. Une cellule photovoltaïque produit en elle-même une quantité d’énergie assez faible, mais chaque panneau solaire en contient plusieurs dizaines.
Voici comment fonctionne une cellule photovoltaïque :
- La lumière du soleil émet des “paquets d’énergie” appelés photons.
- Lorsque la lumière atteint une cellule, les photons percutent un matériau semi-conducteur, le silicium.
- Ce choc “excite” les électrons, qui se déplacent à travers le conducteur métallique.
- Le conducteur métallique permet aux électrons de se déplacer dans un seul sens. Cependant, les électrons doivent retourner à leur position initiale, ce qu’ils font en empruntant un circuit extérieur.
- C’est ce déplacement à travers le circuit extérieur qui génère un courant électrique continu, qui sera ensuite converti en courant alternatif par l’onduleur.
Rendement d’un panneau solaire : comment le calculer ?
Avant d’investir dans une installation photovoltaïque, il est possible d’estimer son rendement et la rentabilité espérée. Le rendement d’une installation solaire correspond à la quantité réelle d’électricité produite par rapport à l’énergie solaire reçue par les panneaux. Le rendement de votre installation solaire dépendra donc de plusieurs critères :
Le rayonnement solaire
Plus votre installation est exposée au soleil, plus elle produira d’électricité. Cela dépend de plusieurs variables :
- L’ensoleillement de votre maison, qui est notamment lié à son exposition ;
- Les ombres et les obstacles (arbres, bâtiments voisins, etc.) qui peuvent masquer votre installation ;
- L’orientation et l’inclinaison de votre toit si vous installez des panneaux solaires sur celui-ci.
Profitons-en également pour répondre à une question fréquente : “Mes panneaux solaires fonctionnent-ils lorsqu’il y a un faible ensoleillement ?” La réponse est oui ! Même si votre installation produira plus d’électricité par beau temps, l’élément clé est l’intensité lumineuse. Vous n’avez donc pas besoin de vivre dans une région dite “chaude” pour produire votre propre électricité.
Les performances de vos panneaux solaires et de votre installation
Les fabricants de panneaux solaires donnent une estimation du rendement, exprimé en pourcentage. Un rendement de 20 % signifie que le panneau peut convertir 20 % de l’énergie reçue en électricité dans des conditions optimales.
Enfin, tous les éléments de votre installation photovoltaïque peuvent avoir un impact sur le rendement, car ils peuvent entraîner des pertes de puissance. Cela concerne notamment la qualité du câblage, de l’onduleur, la disposition des appareils, etc.
