Les panneaux solaires photovoltaïques convertissent l’énergie solaire en électricité. Les panneaux solaires thermiques utilisent les rayons du soleil pour produire de la chaleur. Comment est-ce possible ? Dans cet article, Parlons Planète vous livre les secrets du fonctionnement des panneaux solaires ! ☀️
2 technologies principales : le solaire photovoltaïque et le solaire thermique
Grâce à l’énergie solaire, une énergie propre et renouvelable, on est capable de produire de la chaleur et de l’électricité. Pour ce faire, il existe deux technologies principales, efficaces et durables, capables de capter le rayonnement solaire et de le convertir en énergie.
D’une part, on compte sur les panneaux solaires photovoltaïques pour produire de l’électricité. Ce sont les dispositifs les plus répandus en France. D’autre part, il existe des panneaux solaires thermiques, permettant par exemple de produire de l’eau chaude sanitaire ou d’alimenter un système de chauffage.
Découvrons plus en détails comment chacune de ces installations exploite les rayons du soleil. 👇
Comment fonctionne un panneau solaire photovoltaïque ?
Système de production d'énergies renouvelables, les panneaux solaires photovoltaïques utilisent l’énergie du soleil pour la transformer en électricité. Voici tous les éléments composant un module photovoltaïque :
- cellules photovoltaïques 👉 ces cellules sont composées d’un matériau semi conducteur, généralement du silicium monocristallin ou polycristallin ;
- un onduleur ou micro-onduleur 👉 ce petit boitier (avec un câblage classique, de type plug and play) permet de convertir le courant continu en courant alternatif qui va servir à alimenter le logement en électricité ;
- une batterie de stockage (éventuellement) 👉 pour stocker le surplus de production d’électricité solaire.
Alors, comment produit-on de l’électricité via le photovoltaïque ? Voici les étapes de transformation de l’énergie solaire :
- la lumière du soleil vient frapper les cellules photovoltaïques ;
- les photons, particules présentes dans les rayons solaires, sont absorbés par le matériau semi-conducteur en silicium ;
- les électrons présents dans les cellules photovoltaïques sont libérés et leur circulation produit un courant continu ;
- l’onduleur convertit le courant continu en courant alternatif ;
- le tableau électrique “distribue” l’électricité aux appareils électriques de la maison ;
- le compteur Linky mesure la consommation d’électricité solaire (le compteur Linky, obligatoire depuis 2022, a été mis en place par le gestionnaire du réseau d’électricité public Enedis afin de moderniser le réseau et de faciliter la gestion des consommations).
Ce type de technologie peut être facilement installé chez les ménages. Aujourd'hui, selon les données d'Enedis, plus de 208 000 foyers ont fait le choix de l'autoconsommation solaire. Un moyen de réduire la facture d'électricité et de s'engager dans la transition énergétique !
Comment fonctionne l’autoconsommation solaire ?
Adopter l’autoconsommation solaire est un excellent moyen de couvrir vos besoins en électricité tout en réduisant vos factures énergétiques. En effet, en installant un kit solaire photovoltaïque, l’électricité que vous consommez provient directement d'une ressource gratuite et naturelle : le Soleil.
Autonome en électricité, plusieurs choix s'offrent alors à vous : vous pouvez consommer l’intégralité de votre production électrique “gratuitement”, ou bien opter pour une revente de surplus avec injection dans le réseau. Dans ce cas, l’excédent de votre production est injecté dans le réseau électrique (en échange du rachat de vos kWh par EDF).
👉 Aujourd’hui, grâce aux AMEP (Associations pour la Mutualisation d’une Énergie de Proximité), vous pouvez partager cette électricité verte avec vos voisins en injectant le surplus de production au réseau électrique. C’est une façon de bénéficier de l'électricité à un meilleur tarif et de réaliser davantage d’économies sur le long terme !
☀️ Le saviez-vous ?
C’est un Français, Edmond Becquerel qui a découvert l’effet photovoltaïque en 1839, soit le fait de convertir l’énergie solaire en électricité ! ⚡
Comment fonctionne un panneau solaire thermique ?
Les panneaux solaires thermiques utilisent l’énergie solaire pour la transformer en chaleur. Cette installation solaire est composée de :
- panneaux solaires thermiques 👉 ils contiennent eux aussi des cellules qui captent les rayons du soleil. Toutefois, ces dernières sont également pourvues d’un liquide caloporteur (qui transporte la chaleur) ;
- un ballon de stockage 👉 pour réceptionner l’eau chauffée avant de la distribuer dans le logement pour les usages domestiques (douche, vaisselle, etc.).
Voici les étapes de transformation du rayonnement solaire en eau chaude sanitaire :
- les rayons du soleil viennent frapper les capteurs solaires (plans opaques, plans vitrés, ou à tubes sous-vide) ;
- le liquide caloporteur monte en température au contact de la source de lumière et de chaleur ;
- ce fluide est envoyé dans le réservoir de stockage qui va redistribuer l’eau chaude aux différentes pièces de la maison (cuisine, salle de bain).
Cette technologie solaire a l’avantage de pouvoir produire de l’eau chaude sanitaire (ECS) mais aussi du chauffage. Dans le cadre de la production d’ECS, on utilise un chauffe-eau solaire individuel (CESI) mais lorsqu’il s’agit de chauffer un bâtiment, on se tourne alors vers un système solaire combiné, qui produit à la fois de l’ECS et du chauffage !
Néanmoins, l’énergie solaire étant intermittente, un système d’appoint peut être nécessaire. Par exemple, une chaudière à bois peut servir à pallier la production de chaleur lorsque l’ensoleillement est insuffisant ou pendant la nuit.
Quels sont les avantages des panneaux solaires ?
Qu’ils soient photovoltaïques ou thermiques, les panneaux solaires jouent aujourd’hui un rôle important dans la production d’une énergie verte et durable. Il s'agit d'une installation à faible impact sur l'environnement et de fait, investir dans cette installation écologique est une belle preuve d’amour pour la planète. Voici les (nombreux) avantages à installer des panneaux solaires chez soi :
✅ L’énergie solaire est inépuisable : il s’agit d’une ressource 100% naturelle et renouvelable, réduisant la dépendance aux énergies fossiles et permettant d’assurer une production énergétique durable pour les générations futures.
✅ Les installations solaires n’émettent que très peu de gaz à effet de serre (GES) une fois qu’ils sont en fonctionnement, ce qui contribue à lutter contre le réchauffement climatique.
✅ Les panneaux photovoltaïques sont recyclables et ont une durée de vie de plus de 25 ans. De plus, leur maintenance implique peu de coûts sur l'ensemble de leur cycle de fonctionnement.
✅ Une installation solaire permet de réaliser des économies sur ses factures énergétiques, représentant une rentabilité sur le long terme.
✅ Les panneaux solaires s’adaptent à tout type de bâtiment, sont discrets et fonctionnent de façon silencieuse (en comparaison à l’énergie éolienne, par exemple).
Fonctionnement des panneaux solaires : comment optimiser leur rendement ?
👉 Connaître les deux inconvénients à l’énergie solaire
S’équiper d’une installation solaire photovoltaïque ou thermique est un investissement rentable. Cependant, afin d’optimiser le rendement de l’équipement solaire, il convient avant tout de connaître les deux principaux inconvénients liés à l’énergie solaire :
❌ C’est une énergie intermittente : effectivement, les panneaux solaires ne peuvent pas produire de l’énergie en continu, notamment lorsqu'il y a peu de soleil ou pendant la nuit. Quelle solution ? Pour optimiser votre consommation, faites par exemple fonctionner vos appareils électroménagers pendant les pics de production, lorsque le taux d’ensoleillement est élevé.
❌ La production solaire dépend fortement des conditions météorologiques : lorsque les conditions météo ne sont pas favorables, par exemple par temps nuageux ou en hiver, vos panneaux solaires produisent moins. Cependant, il faut noter que les dernières technologies photovoltaïques sont dotées de micro-onduleurs afin d’améliorer l’efficacité du panneau.
👉 Améliorer le rendement de l’installation
Tout d’abord, rappelons que le rendement énergétique se réfère au rapport entre la quantité d’énergie absorbée, soit nécessaire à l’équipement pour fonctionner, et la quantité d’énergie générée par le panneau solaire. Le rendement d’un panneau solaire s’exprime en pourcentage et pour le calculer, il faut diviser deux nombres :
- la puissance électrique du panneau (exprimée en Watt-crête) ;
- et la superficie du panneau (soit la superficie en m2 x 1000).
Mis à part ce calcul, le rendement des panneaux solaires repose sur différents facteurs dont il faut tenir compte :
- l’orientation et l’inclinaison du panneau : pour un meilleur rendement, il est recommandé d’incliner le panneau entre 30 et 35 degrés, d'éviter les zones d'ombrage et de l’orienter au sud pour recevoir au mieux le rayonnement solaire ;
- le type de panneau solaire : parmi les différents modèles de panneaux photovoltaïques (au silicium amorphe, polycristallins ou monocristallins), il est conseillé d’installer des panneaux monocristallins pour un rendement de qualité ;
- le taux d’ensoleillement : bien entendu, il s’agit d’un facteur clé pour améliorer le rendement du panneau. Cependant, attention à la surexposition et aux températures trop élevées (35°C et plus) qui peuvent altérer le rendement de l’équipement.
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