Quel est le fonctionnement d'un panneau solaire ?
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Sommaire
Les panneaux solaires photovoltaïques transforment la lumière du soleil en électricité. Mais, concrètement, comment marche une installation photovoltaïque ? Quelle Energie vous dit tout sur le fonctionnement des panneaux solaires et vous explique pourquoi il est intéressant d’en installer chez vous.
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Quel est le fonctionnement d’un panneau solaire photovoltaïque ?
Un principe de fonctionnement reposant sur l'énergie solaire
Les panneaux solaires photovoltaïques fonctionnent grâce à l'énergie solaire. Ils arrivent à capter l'énergie contenue dans les rayons du soleil, pour que vous puissiez l’utiliser, sous forme d'électricité, dans votre logement.
La lumière du soleil est composée d’ondes (appelées photons), qui transportent de l'énergie solaire. Il s’agit d’une source d'énergie particulièrement intéressante, car elle est disponible gratuitement, partout sur la Terre.
Le plus souvent, cette énergie est réfléchie et n'est pas utilisée. Les panneaux solaires photovoltaïques réussissent à l’utiliser et à la rendre utile !
🔎 À noter : l'énergie solaire peut servir à produire de l'électricité, mais également de la chaleur, par exemple, avec un chauffe-eau solaire ou un système solaire combiné.
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Le fonctionnement d’un panneau solaire photovoltaïque peut se résumer en 4 étapes :
les rayons du soleil, composés de photons, entrent en contact avec les cellules photovoltaïques, composées d'électrons ;
la lumière du soleil crée une tension qui permet au panneau de produire un courant continu ;
un onduleur convertit ce courant électrique continu en courant alternatif ;
l'électricité produite peut être consommée sur place ou injectée sur le réseau de distribution.
En résumé, les cellules photovoltaïques transforment l'énergie solaire en courant continu, puis en courant alternatif. Les cellules photovoltaïques sont fabriquées à partir de silicium. Elles peuvent être monocristallines ou polycristallines. Le panneau monocristallin est le plus efficace.
Quels sont les 3 types de panneaux solaires ?
Il existe trois types de panneaux solaires qui ont chacun un mode de fonctionnement différent :
le panneau solaire photovoltaïque : comme précisé ci-dessus, ce type de panneau solaire utilise l'énergie du soleil pour créer de l'électricité utilisable dans nos habitations ;
le panneau solaire thermique : ce type de panneau produit de la chaleur au moyen de capteurs thermiques, il peut donc chauffer l’eau chaude sanitaire et produire du chauffage, comme avec un chauffe-eau solaire ou un système solaire combiné ;
le panneau solaire hybride : un panneau solaire hybride utilise des capteurs photovoltaïques et des capteurs thermiques pour fonctionner, dans le but de produire de l'électricité et de chauffer le bâtiment.
💡 Notre conseil : vous ne savez pas comment choisir entre une installation photovoltaïque, thermique ou des panneaux solaires hybrides ? Tout dépend de vos besoins ! N’hésitez pas à demander conseil à un professionnel QualiSol et RGE (Reconnu Garant de l’Environnement) pour vous aider dans votre projet.
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Étude réalisée en 2024 auprès de 9 763 clients Effy.
Comment les panneaux solaires produisent-ils de l'électricité ?
Les panneaux sont installés à la surface de votre toiture (parfois au sol), sur le côté le plus ensoleillé. Ils sont formés d'une multitude de cellules (généralement en silicium cristallin) qui transforment l'énergie lumineuse qu'elles reçoivent en une tension électrique.
C’est la lumière du soleil qui va créer cette tension électrique entre les deux couches positives (P) et négatives (N) de la cellule (qui contient des électrons). Toutes les cellules ainsi rassemblées produisent un courant continu. C’est ce qu’on appelle l’effet photovoltaïque.
🔎 À noter : l’effet photovoltaïque a été découvert par un physicien français, Edmond Becquerel, en 1839.
Pour être encore plus précis, lorsque le silicium présent dans les cellules photovoltaïques est en contact avec la lumière du soleil, il génère des électrons. Les photons (du rayonnement solaire) arrachent les électrons aux atomes, ce qui a pour conséquence de les mettre en mouvement.
C’est pour cela que l’on parle de face positive et de face négative : les électrons possèdent une face avec des atomes de phosphore (plus d'électrons que le silicium) et une face avec des atomes de bore (moins d’électrons que le silicium). C’est le fonctionnement d’une pile !
Grâce à un contact magnétique, les électrons sont collectés et rejoignent un circuit extérieur. Ils sont désormais convertis en électricité !
🎬 Notre client partage son expérience avec l’énergie solaire ! Découvrez son retour en vidéo.
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Fonctionnement panneau solaire : quel est le rôle de l’onduleur ?
Le courant continu, généré par vos modules solaires, n’est pas utilisable en état dans nos maisons. C’est là que l’onduleur intervient : son rôle est d’adapter la tension et la fréquence du courant électrique généré par les panneaux photovoltaïques.
L’onduleur transforme ainsi le courant continu en courant alternatif. Grâce à lui, l'électricité solaire peut servir à alimenter les appareils électriques de votre logement ou être injectée sur le réseau public.
L’onduleur est donc un élément indispensable de votre installation photovoltaïque !
Il existe plusieurs types d’onduleurs :
l’onduleur central, appelé aussi onduleur de chaîne, qui n’est composé que d’un seul élément afin de convertir l'énergie solaire en électricité pour plusieurs chaînes de panneaux ;
le micro-onduleur qui est posé sous chaque panneau, ceci afin d’optimiser la production d'électricité et de rendre chaque panneau indépendant ;
l’onduleur hybride est essentiel pour l’intégration d’une batterie de stockage à un système de panneaux solaires et pour gérer les périodes d’autoconsommation ou de consommation électrique du réseau ;
l’onduleur avec un optimiseur de puissance permet d’optimiser la puissance de chaque panneau du système en suivant leur puissance maximale (grâce à la technologie MPPT) et de conditionner et lisser l'énergie avant de l’acheminer vers l’onduleur.
Fonctionnement panneau solaire : une électricité injectée sur le réseau ou consommée sur place
Le fonctionnement de l’autoconsommation
Suivant vos choix, le courant produit par vos panneaux photovoltaïques peut être injecté sur le réseau de distribution ou consommé directement : c’est le principe de l’autoconsommation.
En pratique, il est difficile de consommer tout le courant produit par vos panneaux solaires photovoltaïques. S’il était auparavant avantageux de revendre l'électricité produite, c’est moins valable aujourd’hui, face à la baisse des aides pour le solaire…
Le choix le plus souvent retenu était l’autoconsommation avec vente de surplus : vous consommez une certaine quantité de votre production solaire chez vous et vous revendez celle que vous n’utilisez pas.
Désormais, de nombreuses personnes se tournent vers l’autoconsommation totale : vous produisez votre électricité solaire et vous la stockez à l’aide d’une batterie solaire adaptée !
Schéma de l'autoconsommation avec batterie
Investir dans une batterie solaire augmente votre indépendance face à votre fournisseur : vous êtes plus autonome dans votre consommation énergétique, vous pouvez consommer votre électricité quand bon vous semble et vous faites des économies !
🎬 Découvrez en images le principe de l'autoconsommation solaire :
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Où va l'électricité non consommée sur un panneau solaire ?
Au pic de la journée, lorsque le soleil est au zénith, les installations solaires peuvent produire plus d'électricité que vous n’en avez besoin… Surtout si vous n'êtes pas chez vous à ce moment-là.
Il existe plusieurs cas de figure pour l'électricité qui n’est pas consommée directement :
elle peut être réinjectée sur le réseau public (avec ou sans revente) : si vous avez un contrat de revente avec EDF OA (Obligation d’Achat), vous percevez une rémunération (à un tarif fixe pendant 20 ans), sinon, elle est réinjectée gratuitement ;
elle peut être stockée dans une batterie solaire ou une batterie virtuelle : ces solutions vous permettent d’utiliser l'électricité plus tard quand vous avez besoin, par exemple la nuit ou par mauvais temps ;
elle peut être utilisée par vos appareils si vous optimisez leur utilisation : par exemple en programmant vos appareils ménagers la journée (lave-linge, lave-vaisselle…), en utilisant un système de gestion intelligent comme le routeur solaire, ou en rechargeant une voiture électrique.
Qu’est-ce que le rendement d’un panneau solaire ?
Lorsqu’on parle du fonctionnement d’un panneau photovoltaïque, on évoque souvent la notion de son rendement. Exprimé en pourcentage, il fait état de sa capacité du panneau photovoltaïque à convertir la lumière en électricité.
Le rendement d’un panneau solaire est donc exprimé en pourcentage. Il correspond à la puissance générée (exprimée en Wc, watt-crête) qui est divisée par la surface du module (en m²).
Concrètement, un module photovoltaïque avec un rendement de 21 % parvient à transformer 21 % de la quantité d'énergie solaire qu’il reçoit en électricité. Ainsi, plus le rendement du panneau solaire est élevé, plus il est efficace.
Le rendement est un indicateur clé pour tout producteur d'électricité solaire : un bon rendement est synonyme d’un retour sur investissement plus rapide pour vous !
🔎 À noter : le rendement indiqué sur un panneau photovoltaïque est théorique. Certaines conditions doivent être réunies pour maximiser son efficacité et sa production : puissance du dispositif, ensoleillement de la région, température extérieure, inclinaison de la toiture, orientation des modules…
des Français avec une installation solaire
ont divisé au moins par 2
leur facture d'électricité.
Étude Ifop réalisée pour Effy auprès de 400 foyers français - mai 2024
Fonctionnement d’un panneau solaire : quels sont ses avantages ?
Le fonctionnement des panneaux solaires vous permet de profiter de leurs nombreux avantages. En installant des modules photovoltaïques chez vous, vous pouvez :
réduire votre facture d'électricité ;
contribuer à la transition énergétique ;
bénéficier des aides financières disponibles ;
valoriser votre logement.
On vous explique !
Une réduction de votre facture d'électricité
À l’heure où le prix du kWh d'électricité atteint des sommets, votre installation solaire peut vous aider à réaliser jusqu'à 40 % d'économies sur votre facture d'énergie.
En effet, vos panneaux photovoltaïques peuvent couvrir jusqu'à entre 40 et 60 % de vos besoins en électricité. C’est autant d'électricité que vous n’avez pas à faire venir du réseau, et donc autant d'économies réalisées sur votre facture !
Résultat, grâce à l’autoconsommation, vous pouvez faire jusqu'à 40 % d'économies sur votre facture d'énergie !
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Un geste en faveur de l’environnement
Avec une installation photovoltaïque, vous devenez acteur de la transition énergétique et écologique. Grâce au fonctionnement de vos panneaux solaires et à votre production d'électricité solaire, vous participez concrètement à :
la réduction des émissions de gaz à effet de serre ;
la diversification du mix énergétique ;
l’indépendance énergétique de la France ;
la réduction des risques de tension sur le réseau électrique.
Saviez-vous que les panneaux solaires peuvent être recyclés ? C’est une bonne nouvelle pour réduire leur impact environnemental !
🎬 Découvrez comment sont recyclés les panneaux solaires en 1 minute, chrono !
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Des aides financières disponibles
Le fait de produire votre propre électricité vous permet d’accéder aux aides financières pour le solaire, mises en place par les pouvoirs publics.
Sous certaines conditions, le prix de votre installation solaire (comptez entre 7 000 et 22 000 € pour une installation photovoltaïque) peut ainsi être réduit grâce à différents dispositifs :
la prime à l’autoconsommation : le montant de cette prime, versée dans le cas d’une autoconsommation avec revente de surplus, dépend de la puissance de votre installation (en kWc) ;
le tarif de rachat : avec l’Obligation d’Achat, vous vendez tout ou partie de votre production solaire à EDF OA, avec un prix du kWh garanti sur 20 ans ;
la TVA à 10 % : en faisant appel à un artisan RGE (Reconnu Garant de l’Environnement) pour la pose de vos panneaux, vous bénéficiez d’une TVA réduite.
Grâce au principe de l’obligation d’achat, vous pouvez bénéficier d’un complément de revenus avec la vente de votre production, pendant toute la durée de vie de votre installation photovoltaïque.
💡 L’astuce : aujourd’hui, les aides pour le solaire sont moins importantes qu’auparavant. Il devient plus judicieux d’investir dans une batterie de stockage pour faire des économies et augmenter votre autoconsommation.
Exemple d'installation solaire dans le Gard (30)
Consommation : 10 000 kWh
Equipements : lave-linge, sèche-linge, lave-vaisselle, four, réfrigérateur, congélateur, climatisation réversible
Puissance installée : 6 kWc (16 panneaux solaires)
| Montant des travaux | 15 890 € |
| Prime EDF OA | - 1 584 € |
| Reste à payer | 14 306 € |
Economies annuelles moyennes*
Retour sur investissement
| 1 952,94 €
7 ans |
| • Economies sur 30 ans* • Taux de rendement financier • Hypothèse autoconsommation | 58 588,21 € 14,3 % 60 % |
*Valeurs considérant une hypothèse d'augmentation du prix du kWh de l'ordre de 3% par an, à partir d'un tarif de 0,2062 € TTC/kWh constaté en mai 2023 en option Base pour un compteur de 6 kVA.
Une plus-value pour votre logement
Les panneaux solaires installés sur la surface de votre toiture peuvent vous permettent d’augmenter la valeur de votre logement : on parle d’une augmentation de sa valeur verte.
Une habitation avec des modules photovoltaïques est, par ailleurs, plus attrayante lorsqu’elle est mise sur le marché immobilier. En cas de vente ou de location, le futur occupant a plus de facilités à se projeter dans une maison écologique dotée d’une installation photovoltaïque.
Profitez de panneaux solaires performants et couvre jusqu'à entre 40 et 60 % de vos besoins électriques !
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FAQ : Fonctionnement panneau solaire
Grâce aux cellules photovoltaïques qui les composent, les panneaux solaires transforment les rayons solaires en courant électrique continu. Un onduleur transforme ensuite ce courant continu en courant alternatif, utilisable dans votre maison ou injectable sur le réseau.
Les installations solaires fonctionnent aussi en hiver, mais le rendement moyen de votre dispositif est moins élevé ! La raison ? La diminution des heures d’ensoleillement et l’angle bas du soleil. Toutefois, les panneaux fonctionnent bien par temps froid, quand le rayonnement est suffisant.
Le panneau solaire produit un courant continu, mais l’onduleur (indispensable à votre installation solaire) le transforme en courant alternatif. C’est sous cette forme que nous consommons l'électricité dans nos logements.
Les panneaux solaires ne produisent pas d'électricité la nuit. Les cellules photovoltaïques qui les composent ont besoin de la lumière du soleil pour assurer la production d’un courant électrique, mais avec une batterie solaire, vous pouvez stocker l'électricité et l’utiliser la nuit !
Les installations photovoltaïques fonctionnent aussi lorsque la lumière est diffuse, même si elle n’est pas directe. Bien qu’elles puissent créer de l'électricité par mauvais temps, leur production est moins importante. Si vous habitez une région avec un faible ensoleillement annuel, réfléchissez bien à votre projet.
Les panneaux solaires peuvent être un peu chers à l’achat. Ce sont des projets qui doivent être réfléchis, en vérifiant si vous avez droit aux aides financières. Dans une région peu ensoleillée, leur production sera moins importante, soyez attentifs à ces paramètres.
