Panneaux photovoltaïques : comment ça marche ?

Une prouesse réalisable grâce à une installation solaire photovoltaïque. À ne pas confondre avec le solaire thermique, qui utilise la même source d’énergie, mais pour la transformer directement en chaleur.

 

Retour sur l’effet photovoltaïque

 

L’effet photovoltaïque est mis en évidence dès le XIXe siècle par le physicien français Edmond Becquerel. Il apparaît que sur certains supports, la lumière produit une tension électrique qui sera plus tard exploitée à l’aide de matériaux semi-conducteurs. Le rendement est alors très faible, mais, dans les années 1950, la première cellule photovoltaïque fabriquée à partir de silicium va changer la donne. Les recherches se poursuivent dans le domaine aérospatial et maritime, jusqu’à l’arrivée de cette technologie dans nos foyers à partir des années 2000.

 

Comment l’électricité est-elle produite ?

 

Jusqu’à aujourd’hui, le silicium compose la majeure partie des panneaux photovoltaïques installés sur nos toits. Sur chaque unité, plusieurs dizaines de cellules permettent de tirer profit de l’effet photovoltaïque. Les photons qui traversent la cellule arrachent des électrons aux atomes de silicium. Pour que les électrons libérés empruntent un circuit générateur de courant électrique, les deux couches de silicium sont « dopées ». Le dopage consiste à créer un surplus d’électrons d’un côté et un déficit d’électrons de l’autre côté. Il ne reste plus qu’à exploiter l’électricité produite à partir du rayonnement solaire.

Produire de l’électricité est une chose, se donner les moyens de l’utiliser au quotidien en est une autre !

 

Installer ses panneaux photovoltaïques

 

Différentes technologies ont été développées pour optimiser l’absorption du rayonnement solaire. Les panneaux peuvent être composés de silicium cristallisé en un seul bloc. Il s’agit alors des panneaux monocristallins, reconnaissables à leur couleur noire. Les panneaux polycristallins, composés de cristaux multiples, présentent un moindre coût de production. Ces modèles aux reflets bleutés affichent toutefois un rendement plus faible, notamment sous des climats tempérés comme en France.

 

La question de leur installation peut être abordée de deux façons :

 

• par intégration au bâti : les panneaux sont posés dans l’armature de la toiture ;
• par superposition de toiture : les panneaux sont fixés sur un rail attaché à l’armature.

 

La seconde solution est moins coûteuse et évite d’exposer la toiture à d’éventuelles ruptures d’étanchéité liées à l’intégration au bâti.

 

Sans oublier les éléments essentiels à leur exploitation

 

Les panneaux sont bien entendu l’élément central de l’installation, mais ne suffisent pas à exploiter l’énergie produite au quotidien. Les modules produisent un courant continu (DC) qu’il convient de convertir en courant alternatif (AC). C’est le rôle de l’onduleur qui fait partie intégrante du réseau domestique. Plusieurs modèles peuvent être considérés :

 

• l’onduleur centralisé : un onduleur commun à tous les panneaux ;
• les micro-onduleurs : un par panneau afin d’optimiser le fonctionnement de chaque unité ;
• l’onduleur avec optimiseurs : un onduleur commun complété par des optimiseurs dédiés à chaque panneau.

 

L’onduleur centralisé est moins cher à l’achat. Sa durée de vie est estimée à 10-12 ans, tout comme l’onduleur avec optimiseurs. Les micro-onduleurs affichent quant à eux une longévité de 25 ans en moyenne.

 

Autre élément indispensable : un coffret de protection AC. Son rôle est de protéger l’installation contre les éventuels dommages causés par les surtensions du réseau. Enfin, pour exploiter au mieux cette source d’énergie intermittente, la domotique peut s’avérer très intéressante ! Avec le pilotage à distance et la programmation des équipements, vous tirez profit des créneaux à forte luminosité pour votre autoconsommation, comme vous le feriez avec un forfait heures creuses/heures pleines.

L’efficacité de l’installation repose en grande partie sur la cohérence du projet. Si vous optez pour des modules dernier cri, mais que les autres éléments de l’installation ne sont pas au niveau, vous n’obtiendrez pas les effets escomptés. La puissance à installer, les matériaux et les différents équipements, sont à considérer à l’aune de plusieurs critères tels que la consommation actuelle du foyer et ses attentes (autoconsommation, revente…), mais aussi les conditions d’installation (surface, inclinaison et orientation de la toiture…). Gardez ces informations en tête au moment de contacter un professionnel qualifié qui saura vous aiguiller sur les aspects les plus techniques du projet.

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