Panneau solaire photovoltaïque : les notions à connaitre

Qu’est-ce qu’un panneau solaire ?

Commençons par le commencement. L’énergie solaire commence avec le soleil, jusqu’ici tout est logique.

Les panneaux solaires (également appelés « panneaux PV » pour plus de facilité) sont utilisés pour convertir la lumière du soleil, qui est composée de particules d’énergie appelées « photons », en électricité qui peut être utilisée pour alimenter des charges électriques. Jusqu’ici, rien de vraiment nouveau sous le soleil (????).

Parlons des capteurs solaires à présent. Les panneaux solaires peuvent être utilisés pour une grande variété d’applications, notamment les systèmes d’alimentation à distance pour les cabanes, les équipements de télécommunications, la télédétection et, bien sûr, la production de chaleur ou d’électricité par des systèmes électriques solaires résidentiels et commerciaux.

Ici, nous aborderons l’histoire, la technologie et les avantages des panneaux solaires. Nous apprendrons comment les panneaux solaires fonctionnent, comment ils sont fabriqués, comment ils créent de l’électricité…

Une brève histoire des panneaux solaires

Edmond Becquerel a découvert l’effet photovoltaïque, nous lui devons beaucoup.

Le développement de l’énergie solaire remonte à plus de 100 ans. Au début, l’énergie solaire était principalement utilisée pour la production de vapeur, qui pouvait ensuite être utilisée pour faire fonctionner des machines. Mais ce n’est qu’avec la découverte de l' »effet photovoltaïque » par Edmond Becquerel que l’on a pu convertir la lumière du soleil en énergie électrique.

La découverte de Becquerel a ensuite conduit à l’invention en 1893 par Charles Fritts de la première véritable cellule solaire, formée en recouvrant des feuilles de sélénium d’une fine couche d’or. C’est de cet humble début qu’est né le dispositif que nous connaissons aujourd’hui sous le nom de panneau solaire.

Prés de 50 ans plus tard, Russel Ohl, un inventeur américain employé par les Laboratoires Bell, a breveté la première cellule solaire au silicium en 1941. L’invention d’Ohl a conduit à la production du premier panneau solaire en 1954 par la même société. Les panneaux solaires ont trouvé leur première utilisation grand public dans les satellites spatiaux.

Pour la plupart des gens, le premier panneau solaire de leur vie était probablement intégré à leur nouvelle calculatrice – vers les années 1970 !

Aujourd’hui, les panneaux solaires et les systèmes complets de panneaux solaires sont utilisés pour alimenter une grande variété d’applications. Oui, les panneaux solaires sous forme de cellules solaires sont toujours utilisés dans les calculatrices. Mais ils sont également utilisés pour fournir de l’énergie solaire à des maisons entières et à des bâtiments commerciaux, comme le siège de Google en Californie.

Comment fonctionnent les panneaux solaires ?

Rien ne vaudra une explication aussi claire que celle de Rodolphe alias Le Reveilleur :  https://www.youtube.com/watch?v=hESxYif5pdI

Sur le papier c’est simple : les panneaux solaires recueillent de l’énergie propre et renouvelable sous forme de lumière solaire et convertissent cette lumière en électricité qui peut ensuite être utilisée pour alimenter des charges électriques.

Les panneaux solaires sont constitués de plusieurs cellules solaires individuelles, elles-mêmes composées de couches de silicium, de phosphore (qui fournit la charge négative) et de bore (qui fournit la charge positive). Les panneaux solaires absorbent les photons et, ce faisant, déclenchent un courant électrique.

L’énergie générée par les photons qui frappent la surface du panneau solaire permet aux électrons de quitter leur orbite atomique et d’être libérés dans le champ électrique généré par les cellules solaires, qui attirent ensuite ces électrons libres dans un courant directionnel. L’ensemble de ce processus est connu sous le nom d’effet photovoltaïque.

Une maison moyenne dispose d’une surface de toit plus que suffisante pour accueillir le nombre de panneaux solaires nécessaires à la production d’une quantité d’électricité solaire suffisante pour répondre à tous ses besoins en énergie électrique. L’électricité excédentaire produite est injectée dans le réseau électrique principal, ce qui permet de rentabiliser la consommation d’électricité la nuit. On appelle cela l’auto-consommation et le comptage net, retenez ces termes car ce sont eux qui ont permis le déploiement des panneaux dans le monde…

Dans une configuration bien équilibrée connectée au réseau, un générateur solaire produit de l’électricité pendant la journée, qui est ensuite utilisée dans la maison la nuit.

Les programmes de facturation nette (ou comptage net comme nous l’avons vu) permettent aux propriétaires de générateurs solaires d’être rémunérés si leur système produit plus d’énergie que ce qui est nécessaire à la maison.

Pour les systèmes solaires hors réseau, un banc de batteries, un régulateur de charge et, dans la plupart des cas, un onduleur sont des composants nécessaires. Le panneau solaire envoie de l’électricité en courant continu (CC) au banc de batteries via le régulateur de charge. Le courant est ensuite tiré du banc de batteries vers l’onduleur, qui convertit le courant continu en courant alternatif (CA) pouvant être utilisé pour les appareils non CC.

Assistés par un onduleur, les réseaux de panneaux solaires peuvent être dimensionnés pour répondre aux besoins de charge électrique les plus exigeants. Le courant alternatif peut être utilisé pour alimenter des charges dans des maisons ou des bâtiments commerciaux, des véhicules de loisirs et des bateaux, des cabanes ou des maisons isolés, des contrôles de circulation à distance, des équipements de télécommunications, la surveillance des flux de pétrole et de gaz, des RTU, des SCADA, et bien plus encore !

Les avantages des panneaux solaires

L’utilisation de panneaux solaires est un moyen très pratique de produire de l’électricité pour de nombreuses applications. La plus évidente est la vie hors réseau. Vivre hors réseau signifie vivre dans un endroit qui n’est pas desservi par le réseau électrique principal.

Les maisons et cabanes isolées profitent grandement des systèmes d’énergie solaire. Il n’est plus nécessaire de payer des frais énormes pour l’installation de poteaux électriques et de câbles à partir du point d’accès au réseau principal le plus proche. Un système électrique solaire est potentiellement moins coûteux et peut fournir de l’énergie pendant plus de trois décennies s’il est correctement entretenu.

Outre le fait qu’installer des panneaux solaires permettent de vivre hors réseau, le plus grand avantage de l’utilisation de l’énergie solaire est qu’il s’agit d’une source d’énergie propre et renouvelable. Avec l’avènement du changement climatique mondial, il est devenu plus important que jamais de faire tout ce qui est en notre pouvoir pour réduire la pression exercée sur notre atmosphère par l’émission de gaz à effet de serre.

Les panneaux solaires ne comportent aucune pièce mobile et nécessitent peu d’entretien. Ils sont de construction robuste et durent des décennies s’ils sont bien entretenus. De plus, tous les matériaux qui les composent sont potentiellement recyclables si les entreprises locales sont suffisamment équipées.

Dernier avantage, mais non des moindres, des panneaux solaires et de l’énergie solaire : une fois que le système a payé ses coûts d’installation initiaux, l’électricité qu’il produit pendant le reste de sa durée de vie, qui peut atteindre 15 à 20 ans selon la qualité du système, est absolument gratuite !

Pour les propriétaires de systèmes d’énergie solaire connectés au réseau, les avantages commencent dès la mise en service du système, ce qui permet d’éliminer les factures mensuelles d’électricité ou, et c’est la meilleure partie, de gagner un revenu supplémentaire auprès de la compagnie d’électricité. Comment ? Si vous consommez moins d’énergie que n’en produit votre système électrique solaire, cette énergie excédentaire peut être vendue, parfois à un prix élevé, à votre compagnie d’électricité !

Il existe de nombreuses autres applications et avantages de l’utilisation de panneaux solaires pour générer vos besoins en électricité – trop nombreux pour être énumérés ici. Mais en parcourant le Web, vous acquerrez une bonne connaissance générale de la polyvalence et de la commodité de l’énergie solaire.

Conclusion

Vous êtes désormais un meilleur connaisseur de cette technologie médiatisée mais parfois mal comprise. Vous savez maintenant comment fonctionne un panneau solaire et son histoire, quels sont ses potentiels usages et comment vous pouvez en profiter, pas mal pour moins de 10 minutes de lecture !