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Les panneaux solaires : Fonctionnement et avantages

Les défis climatiques, mais aussi l’aspect économique de l’énergie dans un contexte où les prix ne cessent d’augmenter, ont fait des énergies renouvelables un enjeu majeur pour les États et pour les citoyens. Ces sources d’énergie dites vertes ou propres, dont le solaire photovoltaïque est une des plus importantes, ont l’avantage d’être économiques et d’offrir une autonomie aux foyers. Nous allons aborder dans cet article : son fonctionnement, ses avantages, ses applications et ses perspectives.

Fonctionnement des panneaux solaires

Les panneaux solaires ont un fonctionnement assez simple, mais qui mérite d’être expliqué. Ici, nous abordons le principe de base de l’électrique photovoltaïque, les composants essentiels des installations photovoltaïques et les types de panneaux.

Les principes de base

Les panneaux photovoltaïques sont constitués de cellules photovoltaïques fabriquées à base de silicium. Ce dernier est un semi-conducteur qui capte les photons émis du rayonnement solaire pour les convertir en courant électrique continu.

Bon à savoir : la production d’électricité par panneau photovoltaïque dépend des photons, donc de la lumière du rayonnement et non de la chaleur du soleil, contrairement à une idée reçue courante.

Notez aussi qu’un panneau solaire peut produire de l’électricité même par faible ensoleillement, ce qui lui permet d’être installé dans toutes les régions, y compris les plus froides, même si la quantité de kWh produits varie en fonction de l’intensité du rayonnement et de la durée d’ensoleillement.

Les composants principaux de l’installation photovoltaïque

Les équipements électriques fonctionnant majoritairement avec du courant alternatif, l’installation solaire nécessite un équipement qui complète les cellules en silicium. Il s’agit de l’onduleur solaire qui convertit le courant continu produit par le panneau en courant alternatif. C’est un petit boîtier installé sous les panneaux ou à l’intérieur de la maison et qui est composé de plusieurs éléments dont les principaux sont les transistors de puissance, les interrupteurs et les divers câblages.

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Pour être bien orientés et être suffisamment stables, les panneaux solaires photovoltaïques sont fixés sur des structures métalliques, généralement des rails pré-usinés et posés par un professionnel, soit sur le toit de la maison ou sur un terrain dégagé.

Les panneaux photovoltaïques : amorphe, monocristallin ou polycristallin ?

Selon la technologie utilisée pour la fabrication des cellules photovoltaïques, il en existe trois types : les amorphes, les monocristallins et les polycristallins.

Les panneaux photovoltaïques amorphes ou à couche mince utilisent seulement 1 % de la quantité de silicium nécessaire à la fabrication d’un panneau cristallin de la même surface. Ce sont donc des panneaux plus économiques, mais qui ont un rendement de 50 % inférieur à celui des autres.

Les panneaux photovoltaïques monocristallins ont une structure cristalline plus homogène qui leur confère une couleur totalement noire. Ils ont le rendement le plus élevé, mais ils sont plus chers au vu de leur processus de fabrication plus complexe.

Les panneaux polycristallins ont des cellules constituées de plusieurs couches de silicium. Leur structure et leur couleur ne sont donc pas homogènes. C’est un compromis entre le prix et la qualité des panneaux monocristallins et amorphes.

Les avantages des panneaux solaires

Si l’installation photovoltaïque a le vent en poupe, c’est pour ses nombreux avantages qui concernent l’économie, l’écologie, la praticité et l’autonomie.

Écologie

Les kits photovoltaïques sont de plus en plus nombreux sur nos maisons, car la question écologique prend de plus en plus de place dans notre société. Ces installations permettent de produire de l’électricité verte qui ne nécessite pas la consommation de combustibles fossiles comme le charbon, le gaz ou le fuel. En outre, le solaire n’émet aucun gaz à effet de serre, en dehors des processus de fabrication et de transport de ses éléments.

Les panneaux solaires sont aussi avantageux du point de vue de la préservation des ressources naturelles. Le silicium, composant de base des panneaux, est un minéral loin d’être rare et, cerise sur le gâteau, les panneaux sont aujourd’hui parfaitement recyclables.

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Aussi, il est bon de signaler que les panneaux solaires sont moins polluants visuellement que d’autres installations dites vertes comme les éoliennes, ce qui n’est pas pour déplaire à beaucoup de personnes attachées à l’authenticité de leurs paysages, notamment dans les campagnes.

Économie

Les installations photovoltaïques destinées produire de l’électricité pour l’autoconsommation permettent de réaliser des économies concrètes sur la facture d’énergie. Bien que l’installation puisse être coûteuse au début, elle est généralement rentabilisée au bout de quelques années. Ainsi, selon Engie, il est possible de réaliser de 200 à 600 euros d’économie sur la facture d’électricité sur un an grâce à une installation photovoltaïque. Cette économie risque d’être, à l’avenir, bien plus importante, car les tendances du marché de l’électricité sont à la hausse.

Autre avantage du photovoltaïque, il permet de revendre l’excédent de l’électricité produite au réseau de distribution locale. Les fournisseurs d’énergie sont même tenus par la loi de racheter l’électricité auprès des particuliers qui disposent de ce type d’installation.

D’autres incitations permettent de rendre le photovoltaïque encore plus économique, comme la TVA à taux réduit et la prime à l’autoconsommation photovoltaïque.

Autonomie

En plus de ses avantages écologiques et économiques, les panneaux photovoltaïques permettent au foyer qui en dispose de gagner en autonomie et de moins dépendre des aléas des réseaux de distribution. L’installation renforce ainsi la sécurité d’approvisionnement de la maison en électricité, ce qui est particulièrement avantageux en zone rurale.

Avantages sociaux

Le solaire photovoltaïque est une industrie florissante qui fait travailler des milliers de personnes en France. Dans le monde, ce ne sont pas moins de 4,3 millions de travailleurs qui sont employés par cette industrie, selon“l’Agence internationale de l’énergie” pour les énergies renouvelables. Installer des panneaux chez soi, c’est donc aussi soutenir une industrie verte qui contribue à la préservation de la planète et des emplois. Le photovoltaïque est donc un atout évident pour les particuliers, mais aussi pour la société et le développement durable.

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Les applications des panneaux solaires

Le solaire est, comme dit précédemment, une industrie dynamique qui ouvre chaque jour de nouveaux champs d’exploitation. En voici quelques exemples.

Les utilisations résidentielles

L’utilisation de panneaux photovoltaïques pour l’autoconsommation est fortement répandue en Europe grâce aux nombreux avantages cités précédemment. En France, sur les 600 000 installations qui existaient en 2022 (selon l’Open Data d’Enedis), 208 000 étaient destinées à l’autoconsommation résidentielle.

Les applications commerciales

Les particuliers ne sont pas les seuls à profiter du photovoltaïque. Ainsi, les entreprises sont de plus en plus nombreuses à investir dans ce créneau. Par exemple, les centres commerciaux et supermarchés investissent dans de larges installations pour recouvrir leurs vastes toits et ainsi exploiter ces derniers pour produire leur électricité et réaliser des économies importantes. Les immeubles de bureaux, les écoles, les collectivités locales empruntent le même chemin, augmentant d’année en année le nombre d’installations.

Défis et perspectives

L’énergie solaire sera sans doute un des composants principaux du mix énergétique de l’avenir, mais ce secteur et cette technologie sont loin d’être parfaits, du moins, pour le moment.

Ainsi, pour les foyers, l’installation peut coûter cher. Ces frais initiaux élevés dissuadent de nombreuses familles de sauter le pas, même si la rentabilité à terme est prometteuse.

Autre facteur handicapant le développement du photovoltaïque, la dépendance aux conditions météorologiques. Si au sud, l’ensoleillement est généreux tout au long de l’année, d’autres régions, notamment le nord, le soleil est souvent aux abonnés absents, ce qui rogne la productivité des installations. Les progrès technologiques dans la fabrication des cellules pourront toutefois, à terme, lever cette entrave en permettant d’exploiter de façon plus efficace le moindre rayon de soleil.

Ce dernier point est un des nombreux sur lesquels se focalisent les recherches actuelles dans le domaine, en plus des études qui visent à rendre l’électrique solaire moins coûteux, plus léger et plus durable tout en réduisant le bilan carbone lié à sa fabrication.

Malgré ces nombreux défis, le solaire reste viable et promet de l’être de plus en plus, comme le démontrent les nombreux projets de méga-centrales solaires prévues en Europe, mais aussi dans des régions où le soleil brille encore plus fort, comme dans le Sahara qui pourrait ainsi alimenter toute l’Europe si les problématiques liées aux infrastructures et à l’acheminement de l’électricité sont réglées.