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Considérés comme une solution d’avenir pour la production d’électricité verte, les panneaux solaires sont des dispositifs relativement simples. L'énergie solaire est utilisée essentiellement pour deux usages : la production d’électricité (énergie solaire photovoltaïque ou énergie solaire thermodynamique) ou la production de chaleur (énergie solaire thermique).
L’énergie solaire photovoltaïque transforme le rayonnement solaire en électricité grâce à des cellules photovoltaïques intégrées à des panneaux qui peuvent être installés sur des bâtiments ou posés sur le sol alors que l’énergie solaire thermodynamique produit de l'électricité via une production de chaleur. L'énergie solaire thermique produit de la chaleur qui peut être utilisée pour le chauffage domestique ou la production d'eau chaude sanitaire.
Mais comment fonctionnent-ils ? Et quelle puissance peut-on en attendre ? Un panneau solaire est un dispositif capable de capter la lumière du soleil et de la transformer en énergie. La structure d’un panneau solaire est relativement simple : il s’agit d’une surface couverte de cellules sensibles à la présence de rayons solaires.
Dans cet article, nous allons explorer en détail le fonctionnement de l'alimentation électrique solaire, en mettant l'accent sur les panneaux photovoltaïques et les différentes options d'autoconsommation.
Le principe des panneaux solaires repose sur l'effet photovoltaïque. Lorsque la lumière du soleil frappe les cellules photovoltaïques (composées de silicium), elle libère des électrons, créant un flux d'électricité sous forme de courant continu.
Les panneaux solaires produisent de l'électricité en captant l'énergie du soleil. Cette énergie est convertie en courant continu, puis transformée en courant alternatif via un onduleur pour alimenter vos appareils électriques ou être injectée dans le réseau. L'effet photovoltaïque permet de convertir la lumière du soleil en électricité.
Les photons frappent les cellules solaires, libérant des électrons dans un matériau semi-conducteur comme le silicium. Ce courant continu est alors transmis à l’onduleur, un appareil qui le transforme en courant alternatif adapté au réseau électrique domestique.
Elle correspond à la puissance que peut fournir un panneau solaire standard lorsque les conditions d’ensoleillement sont optimales. En moyenne, la puissance d’un panneau est d’environ 375 Wc (Watts-Crête), soit 0,375 kWc (kilowatts - crête). Cela signifie que, pour obtenir une puissance de 3 kWh (ou 3 kWc), il faut disposer de 8 panneaux solaires.
Les technologies photovoltaïques (PV) reposent sur des cellules qui transforment le rayonnement solaire en courant électrique continu. Ces cellules sont couplées entre elles pour former un module, lui-même relié à différents composants électriques (onduleur, boîtier de raccordement, etc.). L’ensemble constitue un système photovoltaïque.
Il existe aujourd’hui différentes technologies de cellules à des stades différents de maturité technologique :
Le tableau ci-dessous résume les différentes filières photovoltaïques :
| Filière | Rendement | Maturité |
|---|---|---|
| Silicium cristallin | 14 à 21% | Environ 90% du marché mondial |
| Couches minces | 5 à 15% | Environ 10% du marché mondial |
| Cellules à concentration | 20 à 30% | Stade de démonstrateur |
| Cellules organiques | 5 à 10% | Stade expérimental |
| Cellules pérovskites hybrides | 22% | Stade expérimental |
Au moment de passer à l’autoconsommation solaire, plusieurs choix s’offrent à vous. En premier lieu, vous pouvez opter pour un kit solaire autoconsommation à brancher. Sous le format « plug and play », il suffit de l’installer sur le balcon et de le brancher directement à une prise. Abordables, ces kits vous permettent de produire une quantité limitée d’électricité.
C’est pourquoi, en général, les ménages choisissent l’installation d’autoconsommation solaire en toiture. En dimensionnant bien leur projet et en bénéficiant de la vente du surplus d’électricité verte, un foyer peut faire jusqu’à 70 % d’économies sur la facture d’électricité* à l’année. Ces panneaux sont reliés au circuit électrique de la maison et mis à la terre pour des raisons de sécurité.
Le schéma de raccordement photovoltaïque en autoconsommation est un plan qui décrit comment les différents éléments d’une installation solaire sont connectés pour produire de l’électricité et la consommer. L’ensemble est raccordé au tableau électrique au moyen d’un disjoncteur différentiel. Celui-ci vient protéger votre installation contre les courts-circuits ou les surcharges de courant. Votre centrale est ensuite branchée au réseau Enedis.
Avant de s’intéresser au schéma de raccordement photovoltaïque en autoconsommation, il convient de comprendre comment fonctionnent les panneaux solaires. Pour produire de l’électricité, un panneau photovoltaïque va capter les photons, les particules de lumière du rayonnement solaire. Les cellules de silicium qui composent le panneau vont s’activer et produire un courant continu. Ce courant continu ne peut pas être directement être utilisé par vos appareils électriques. Il passe donc par un onduleur ou un micro-onduleur afin de le transformer en courant alternatif.
Autre avantage des panneaux solaires : vous pouvez vendre votre surplus d’électricité à EDF. On parle alors d’autoconsommation avec vente de surplus. EDF Obligation d’Achat est alors obligé de l’acheter, à un prix fixé par l’Etat et de l’injecter dans son réseau pour alimenter d’autres foyers. De plus, avoir recours à l’autoconsommation avec vente de surplus vous donne accès à des aides de l’État telles que la prime à l’autoconsommation.
Pour réaliser cette revente, il faut être raccordé au réseau électrique et à un fournisseur d’électricité. Il faut aussi que vos panneaux aient été installés par des professionnels agréés, car les fournisseurs ne sont pas tenus d’acheter l’électricité produite par des panneaux posés en « amateurs ».
Idéales pour réduire nos factures d’électricité, les stations solaires Plug and Play s’installent rapidement et fonctionnent simplement. En la branchant sur une prise électrique, la station produit immédiatement votre électricité verte pour votre autoconsommation. Les stations solaires sont composées d’un ou plusieurs panneaux solaires en fonction de vos besoins électriques. Les stations solaires sont livrées en kit ou pré-montées. Certaines stations solaires sont vendues avec des bacs à lester pour faciliter leur maintien au sol.
Les panneaux composant la station solaire captent la lumière du soleil et transforment cette énergie en électricité. Pendant la journée, les panneaux photovoltaïques absorbent une grande capacité d’énergie qui peut fournir de l’électricité à votre foyer. Il est possible d’équiper votre station solaire de batterie pour conserver cette électricité produite afin de l’utiliser la nuit ou lors de journées peu ensoleillé.
Une fois le soleil couché, les panneaux photovoltaïques ne fonctionnent plus. Elles ne produisent plus d’électricité.
Si vous envisagez de faire installer des panneaux solaires à votre domicile, vous vous posez sans doute la question de la rentabilité de cet investissement. Les bénéfices peuvent-ils dépasser les coûts d’équipement ?
Si c’est impossible, utilisez un maximum d’énergie pendant la journée, au moment où vos panneaux fonctionnent : chargez vos appareils électroniques (ordinateurs, téléphones, voiture…), faites fonctionner votre chauffe-eau, etc. Si vous souhaitez devenir entièrement autonome, et ne plus dépendre du réseau national, là encore, c’est possible.
À ce calcul peuvent aussi s’ajouter des considérations environnementales : certaines personnes estiment que l’utilisation d’une énergie propre justifie une rentabilité moindre.
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