Panneau solaire : comment ça marche ?
L’énergie solaire est de plus en plus exploitée dans divers domaines. Propre à la consommation, écologique et inépuisable, elle permet d’alimenter tous les équipements électriques d’un foyer. Avec la hausse constante du prix de l’électricité, l’engouement pour les panneaux solaires ne cesse de croître, car la production et la consommation de sa propre énergie électrique permettent d’alléger la facture mensuelle.
Si vous projetez d’installer un matériel solaire, faites confiance à nos techniciens, certifiés QualiPV. Labellisé RGE, ATSE vous accompagne dans toutes les étapes de votre projet solaire en Nouvelle-Aquitaine, de l’établissement de votre profil énergétique jusqu’à la pose de l’installation de vos panneaux photovoltaïques.
Historique sur l’exploitation de l’énergie solaire
C’est en 1839 qu’un physicien français, nommé Alexandre Edmond-Becquerel, a constaté que les photons contenus dans les rayons du soleil libèrent de l’énergie. Dans ses recherches, ce scientifique a découvert que des matériaux semi-conducteurs peuvent absorber les photons afin de produire une tension électrique. Il s’agit du principe de base de l’effet photovoltaïque.
Actuellement, la technologie permet de capter les rayons solaires et de les transformer en énergie électrique ou thermique à l’aide de panneaux solaires thermiques ou photovoltaïques.
Pour information, 3 types de rayonnement sont émis par le soleil :
Le rayonnement direct
C’est le rayonnement qui touche directement la terre depuis la source. Ce rayonnement varie en fonction de l’épaisseur de l’atmosphère et le rapport entre le sol et l’inclinaison des rayons.
Le rayonnement indirect
Le rayonnement est indirect quand il passe à travers des particules atmosphériques ou des nuages, par exemple.
Le rayonnement réfléchi
Comme son nom l’indique, ce type de rayonnement est réfléchi par un obstacle, comme la neige ou bien par l’eau.
La définition de l’effet photovoltaïque
L’effet photovoltaïque est le processus qui transforme le rayonnement solaire en énergie électrique. Une fois que le photon présent dans les rayons solaires atteint le matériau semi-conducteur, il laisse un trou en ôtant un électron à l’atome de silicium. L’effet du champ électrique contraint l’électron à migrer du côté négatif, alors que le trou se déplace du côté positif. Ce mouvement de charges électriques entraîne la création d’un courant dans la matière cristalline, qui sera, ensuite, transféré dans les appareils électriques.
Quels sont les composants d’un panneau solaire ?
Un panneau solaire est essentiellement composé d’un cadre en aluminium, d’une couche de verre trempé, de 2 couches d’encapsulant EVA (éthylène-acétate de vinyle), de cellules photovoltaïques et d’un isolant.
La couche de verre protège la surface du panneau face aux chocs physiques extérieurs.
Les couches EVA enrobent la matrice cellulaire et permettent à l’effet photovoltaïque de se réaliser correctement.
La matrice cellulaire est composée de 3 éléments, à savoir les cellules photovoltaïques, les diodes by-pass et la grille conductrice.
Les cellules photovoltaïques sont fabriquées à partir du silicium. Deuxième élément le plus abondant sur terre, cette matière est l’élément semi-conducteur de prédilection des panneaux solaires. Pour information, 60 à 62 cellules photovoltaïques sont regroupées afin de former un panneau solaire. En absorbant les rayons solaires, ces cellules les transforment en courant continu.
L’isolant assure l’étanchéité du panneau face à l’eau de pluie.
Après la pose, le panneau solaire fonctionne de manière autonome. Il n’a pas besoin de consommable ou de combustible, mais fonctionne avec l’énergie inépuisable du soleil.
Pour résumer, un panneau solaire est divisé en 2 parties, qui sont connectées entre elles par des fils conducteurs. La partie supérieure est dotée d’un excédent d’électrons, tandis que la partie inférieure est dotée d’un déficit d’électrons. C’est justement cette différence de potentiel qui crée le courant électrique.
Les différents types de panneaux solaires
Les panneaux thermiques
Le modèle thermique ne génère pas de l’électricité, mais de l’énergie calorifique. Cette énergie alimente le système de chauffage au foyer et apporte de l’eau chaude aux sanitaires.
Les panneaux photovoltaïques
Un panneau photovoltaïque produit uniquement de l’électricité afin d’alimenter les appareils de l’habitation. En fonction du dimensionnement des panneaux et de vos besoins, vous pouvez faire appel à un installateur certifié d’ATSE ou réaliser la pose vous-même.
Les panneaux hybrides
Le panneau hybride combine la technologie photovoltaïque et la technologie thermique afin de produire de l’eau chaude et de l’électricité pour toute la maison. Ce nouveau modèle est certainement le plus cher sur le marché actuel.
Les panneaux aérovoltaïques
Les performances de ce modèle sont visibles uniquement durant les saisons chaudes. Toutefois, la chaleur générée par la production électrique est récupérée par le panneau pour être transférée dans le système de chauffage.
Les panneaux monocristallins, polycristallins et amorphes
Les panneaux monocristallins
Les cellules photovoltaïques du panneau monocristallin sont fabriquées à partir d’un seul bloc de cristal de silicium, d’où son aspect homogène et sa teinte noire. Son rendement est élevé avec un taux de 16 à 24 %, ainsi qu’une puissance de 300 Wc. Très performant que le panneau polycristallin, il dispose d’une espérance de vie de 30 à 35 ans.
Son efficacité et sa performance conviennent parfaitement aux personnes vivant dans des régions pluvieuses et froides.
Les panneaux polycristallins
Des morceaux de silicium différents sont rassemblés afin de fabriquer un panneau polycristallin. C’est justement le caractère hétérogène des cellules de silicium qui reflètent dans la couleur bleutée de ce type de panneau.
Le taux de rendement d’un panneau polycristallin est de 11 à 15 %, avec une puissance de 270 Wc. L’espérance de vie de ce type de panneau est de 30 ans.
Le panneau solaire polycristallin est plus adapté aux personnes vivant dans les régions plus chaudes.
Les panneaux amorphes
Avec un aspect plus fin que les modèles monocristallins, le panneau solaire amorphe est constitué de cellules en silicium monocristallin, polycristallin, multijonctions et sans silicium CIS. La fabrication d’un panneau amorphe est moins énergivore par rapport aux autres types de panneaux.
Malgré des performances assez faibles, le panneau solaire amorphe a la capacité de produire de l’électricité avec de la lumière artificielle.
Ce type de panneau ne possède que 10 % du marché de l’énergie solaire, mais il est très prisé dans les zones à faible rayonnement et dans les lieux sujets à des variations de température.
Les éléments annexes d’un panneau solaire
Le micro-onduleur ou l’onduleur central
L’onduleur est l’appareil qui transforme le courant continu, généré par les panneaux photovoltaïques, en courant alternatif. Pour rappel, seul le courant alternatif est propre à la consommation, et peut alimenter correctement vos appareils électriques.
L’onduleur se présente comme un boîtier en métal qui regroupe de nombreux composants électroniques, un ventilateur et une grille. Disponible en 2 tailles selon vos besoins, l’onduleur a une espérance de vie moyenne de 20 ans.
Pour atteindre cette espérance de vie, vous devez effectuer un entretien régulier. En effet, les poussières et les conditions météorologiques peuvent affecter la durée de vie de cet appareil, surtout s’il est placé à l’extérieur de la maison. N’hésitez pas à le dépoussiérer et à le nettoyer de temps à autre pour garantir son bon fonctionnement.
Dans la conception de votre projet solaire, veillez à bien choisir le type d’onduleur, car il joue un rôle très important dans la production et dans la performance des panneaux photovoltaïques.
La batterie solaire
La batterie solaire est l’alternative idéale et légitime pour les foyers qui se trouvent en zone isolée, car ils ne sont pas raccordés au réseau de distribution. Toutefois, elle n’est pas intéressante pour les logements reliés au réseau, car son coût très élevé impacte fortement sur la rentabilité du projet solaire. Effectivement, il est plus avantageux de revendre le surplus de production à EDF OA, au lieu de le stocker dans la batterie solaire.
Le régulateur de la batterie
Le régulateur est un élément qui se trouve dans les installations solaires pourvues d’une batterie uniquement. Sa fonction est de réguler l’énergie emmagasinée dans la batterie pour prévenir les charges et les décharges trop rapides, qui peuvent impacter sur le bon fonctionnement et sur l’espérance de vie du matériel de stockage.
Les avantages d’investir dans une installation photovoltaïque
Une production calculée
Avant d’acquérir une installation photovoltaïque, vous devez estimer votre consommation énergétique actuelle. Après avoir déterminé vos besoins, vous pouvez connaître le nombre de panneaux qui pourront alimenter correctement vos appareils électriques.
Une bonne rentabilité sur le long terme
L’intérêt d’une installation photovoltaïque réside dans la production et dans la consommation directe de l’énergie générée par les panneaux. Non seulement, vous serez plus autonome par rapport au réseau de distribution, mais votre facture d’électricité sera plus allégée.
L’amortissement d’un panneau solaire est estimé à 15 ans, alors que sa durée de vie tourne autour de 25 à 30 ans. Ainsi, vous aurez largement le temps de rentabiliser votre investissement sur le long terme.
La production énergétique des panneaux solaires alimente directement les appareils électriques du foyer. Si la production est supérieure à la consommation, le surplus est immédiatement injecté sur le réseau de distribution. En souscrivant un contrat de revente de production avec EDF OA, vous avez l’occasion de rentabiliser plus rapidement l’acquisition de votre installation photovoltaïque.
Les aides financières disponibles
Afin d’aider les particuliers qui veulent se tourner vers l’énergie solaire, des aides financières ont été établies par l’Etat. En effet, des aides, telles que Ma Prime Rénov ou la prime à l’autoconsommation, sont accessibles à toute personne désireuse d’acheter des panneaux solaires.
Une démarche écoresponsable
L’énergie produite par les panneaux solaires est totalement verte et renouvelable. De plus, 90 % des éléments constitutifs d’un panneau solaire sont tout à fait recyclables. Même si la conception initiale du panneau est énergivore, une installation photovoltaïque génère 8 à 10 fois la quantité d’énergie indispensable à sa fabrication.
La pose d’une installation photovoltaïque
Après l’achat d’une installation solaire photovoltaïque, vous pouvez poser les panneaux vous-mêmes ou bien recourir aux prestations d’un installateur d’ATSE dans les Landes, au Pays Basque et même en Gironde.
Installer les modules soi-même est très économique, surtout dans le cas d’une petite installation photovoltaïque à faible puissance. Sinon, vous pouvez faire appel à nos techniciens certifiés QualiPV pour réaliser la pose de votre matériel solaire. Évidemment, le prix d’une pose est variable en fonction de votre projet. Généralement, le tarif pour la pose d’une installation solaire de 3 kWc tourne autour de 3 000 euros. N’hésitez pas à comparer les offres, car certains installateurs proposent le triple de ce tarif pour la même installation.
Selon votre projet et de l’espace disponible, vous pouvez poser l’installation photovoltaïque sur la toiture, sur la façade, une ombrière ou bien au sol. Si votre toiture, plate ou inclinée, peut accueillir l’installation solaire, veillez à contrôler le matériel de fixation, car ce dernier varie selon le type de toiture (tôle ondulée, ardoise, etc).
Le meilleur endroit pour installer un panneau solaire
La plupart des installations solaires est posée sur la toiture du logement ou du bâtiment. Toutefois, il est important de tenir compte de certains points pour jouir d’un ensoleillement optimal et de maximiser le rendement énergétique.
Pour cela, votre installation photovoltaïque doit-être orientée vers le sud-est ou vers le sud-ouest, avec une inclinaison de 30 à 35°. Veillez également à éviter toute zone d’ombre, car l’effet des ombrages influencent inévitablement le rendement énergétique.
Si votre toiture ne permet pas la pose d’une installation photovoltaïque, vous pouvez la fixer au sol, à condition que votre terrain soit spacieux pour accueillir tous les modules. Selon vos goûts et vos préférences, les panneaux solaires peuvent également être posés sur une ombrière ou sur un abri de jardin.
Les points positifs et négatifs des panneaux solaires photovoltaïques
L’énergie solaire possède de nombreux avantages, car :
- Elle est une source d’énergie inépuisable,
- Elle est plus écologique que l’énergie nucléaire,
- Son installation est rapide,
- Le matériel nécessite peu d’entretien,
- Les modules résistent aux conditions extrêmes,
- Son taux de rentabilité est élevé, grâce à l’autoconsommation et à la revente de surplus,
- La facture d’électricité est allégée,
- Les panneaux sont recyclables,
- Des aides financières sont octroyées par l’Etat.
Les panneaux solaires possèdent également quelques inconvénients, car :
- L’investissement de départ est très conséquent,
- La production varie en fonction du climat,
- La production baisse au cours des années,
- Les panneaux n’améliorent pas l’esthétique de certains logements,
- Le marché photovoltaïque est sujet à de nombreuses arnaques.
Même si le coût d’achat de l’installation solaire, additionné au prix de la pose, est très élevé, les avantages écologiques et économiques de l’énergie solaire sont considérables. De plus, les aides financières et les primes octroyées par l’Etat permettent également de rentabiliser votre investissement plus rapidement.
Le recyclage des panneaux solaires
Parmi les composants d’un panneau solaire, vous pouvez trouver un cadre en aluminium, une plaque en verre trempé, des cellules photovoltaïques, du plastique, des connectiques et du silicium.
Près de 90 % des éléments constitutifs d’un panneau solaire peuvent être recyclés. Si l’espérance de vie d’un panneau photovoltaïque est de 30 ans, et que ses performances commencent à faiblir, son propriétaire peut le désinstaller et le confier à un organisme de recyclage.
Dans le cas où vous décideriez de désinstaller les anciens panneaux pour les remplacer par des nouveaux, la dépose des anciens modules sera à la charge de l’installateur. Il devra également les apporter dans un point de collecte pour le processus de recyclage.
Les organismes de recyclage en France
Si vous voulez vous débarrasser de vos panneaux solaires actuels, n’hésitez pas à les déposer dans un centre PV Cycle.
Parmi les organismes de recyclage présents en France, vous pouvez trouver Soren. Il s’agit d’un éco-organisme à but non-lucratif qui collecte gratuitement les modules usés. Il collecte les modules photovoltaïques endommagés ou en fin de vie, peu importe la marque, la technologie utilisée ou bien l’année de fabrication. Cet éco-organisme a vu le jour grâce à des acteurs majeurs de l’industrie solaire, et il est certifié par les pouvoirs publics.
Veolia est également une usine de recyclage qui se trouve à Rousset, à deux pas d’Aix-en-Provence. Cette usine se charge de recycler la majorité des modules collectés dans les points de récupération éparpillés dans toute la France.
Plus de détails sur le fonctionnement de l’énergie solaire
Les panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité grâce à l’énergie solaire. Vu que l’électricité prend toujours le chemin le plus court, elle va alimenter les appareils de votre logement en priorité. Si la production énergétique est supérieure à la consommation, le surplus est directement injecté sur le réseau. Pour les personnes vivant dans des zones isolées, le surplus de production peut être stocké dans une batterie solaire pour une utilisation ultérieure.
Pour information, un panneau solaire ne s’arrête pas de fonctionner d’un coup, comme les autres appareils. L’énergie électrique produite est issue d’une réaction chimique, et la puissance de celle-ci se réduit petit à petit au fil du temps. Dans la garantie proposée par les fabricants, un panneau solaire délivre 80 % de sa puissance initiale au bout de 25 ans.
Les unités de mesure dans le domaine de l’énergie solaire sont le kilowatt-heure (kWh) et le kilowatt-crête (kWc). Le kWh est la puissance produite par le matériel durant une période donnée, tandis que le kWc est la puissance délivrée dans des conditions d’ensoleillement standard.
Les panneaux photovoltaïques ne transforment que 20 % seulement de l’énergie solaire. Les 80 % restants sont convertis en chaleur et perdus.
La puissance indiquée sur un panneau solaire est toujours supérieure à celle qui sera émise lors de la mise en marche. Effectivement, le panneau photovoltaïque est soumis à des tests de performance sous des conditions optimales, comme la situation géographique, le degré d’inclinaison, le niveau d’ensoleillement, la température, etc. Du coup, un panneau qui indique 330 Wc va délivrer une puissance réelle de 310 ou 315 Wc.
Conclusion
Les modules solaires génèrent de l’énergie électrique à l’aide des cellules photovoltaïques. La tension électrique va créer le courant qui sera transféré dans votre réseau domestique ou dans le réseau de distribution, en cas de revente de surplus. Investir dans une installation photovoltaïque est économique et écologique, dans la mesure où l’autoconsommation est l’alternative légitime face à la hausse constante du prix de l’électricité.
Questions fréquentes
Qu’est-ce que l’effet photovoltaïque ?
C’est une réaction chimique qui permet d’engendrer un courant électrique continu à l’aide des rayons du soleil.
Quels sont les composants d’un panneau solaire ?
Un module solaire est doté d’un cadre en aluminium, d’une couche de verre, de 2 couches d’encapsulant qui enrobent les cellules photovoltaïques, ainsi que d’un isolant.
Quels sont les types de panneaux existants ?
Sur le marché actuel, vous pouvez trouver des panneaux thermiques, photovoltaïques, hybrides et aérovoltaïques. Ces modules solaires sont aussi disponibles en 2 modèles, à savoir les monocristallins et les polycristallins.
Quels sont les dispositifs qui composent une installation solaire ?
Dans une installation solaire, il est possible de trouver un micro-onduleur ou onduleur central. Les personnes vivant en zones isolées utilisent souvent une batterie solaire et un régulateur.
Pourquoi dois-je investir dans une installation solaire ?
Une installation solaire peut s’adapter à vos besoins et à vos consommations pour offrir une production énergétique mesurée. Avec un taux de rentabilité élevé sur le long terme, cet investissement reste également une démarche écologique.
