Les panneaux solaires sont des outils fascinants, dont leur utilisation est en pleine expansion avec les enjeux climatiques. Mais comment fonctionnent-ils ? Leur utilité est-elle usurpée ? C’est ce que nous allons voir dans cet article.

Comprendre le principe des panneaux solaires

Le principe de fonctionnement d’un panneau solaire est très simple : tout se passe au niveau des cellules photovoltaïques qui composent les panneaux. Ils réagissent en émettant des électrons lorsqu’ils sont exposés aux photons, les particules de la lumière. Il s’agit de l’effet photoélectrique. L’idée est donc d’utiliser le courant électrique généré par l’émission d’électrons comme source d’énergie.

Fonctionnement des panneaux solaires photovoltaïques

Comment les panneaux produisent de l’électricité

L’effet photoélectrique permet aux panneaux solaires de générer un courant électrique grâce aux cellules de silicium placées dans un cadre en aluminium. Ce courant sera transformé en courant alternatif par l’onduleur, auquel sont reliés les panneaux solaires. Ainsi, l’électricité produite pourra être utilisée par toutes les installations de la maison. L’onduleur est également relié au compteur électrique, ce qui permet d’injecter ou de ponctionner de l’électricité dans le réseau commun de distribution, en cas de besoin.

Le rôle du silicium dans la production d’énergie

Le silicium est le composant principal des panneaux solaires. On le trouve en grande quantité dans la terre et il est généralement extrait du sable, à l’aide de procédés métallurgiques. Super conducteur, il suffit de le placer du phosphore sur une moitié des atomes composant les couches de silicium, pour que le rayonnement solaire lui fasse émettre des atomes, provoquant ainsi un courant électrique continu. Les panneaux de couleur bleue sont composés de silicium fondu et solidifié, alors que les panneaux noirs sont constitués d’un seul cristal de silicium.

L’importance de l’ensoleillement

Les panneaux solaires fonctionnent avec la lumière directe et indirecte du soleil. Il est donc essentiel qu’ils y soient exposés pour produire de l’électricité convenablement. C’est pourquoi il est conseillé de les installer sur un toit ayant un angle de 35°, sans ombrage et se trouvant orienté plein sud si vous voulez qu’il fonctionne dans les meilleures conditions. Cependant, les conditions n’ont pas besoin d’être optimales pour qu’un panneau solaire fonctionne. Si votre toit est ombragé, il peut être nécessaire d’installer un optimiseur pour compenser, particulièrement en hiver.

Comment fonctionne un panneau solaire la nuit ?

À l’heure actuelle, une installation photovoltaïque ne produit de l’électricité que pendant la journée, en temps normal. Cependant, de nouvelles technologies d’énergie solaire leur permettent de générer de l’électricité pendant la nuit. Par exemple, certains panneaux produisent de l’hydrogène gazeux, qui servira à alimenter des piles pendant la nuit. D’autres se servent du refroidissement nocturne des modules solaires pour produire de l’électricité en se servant de la différence de température pour qu’un générateur thermo-électrique produise un courant électrique.

Comment fonctionne un panneau solaire autonome ?

Le fonctionnement des kits solaires autonomes est simple : il produit de l’électricité destinée à la consommation en journée et charge simultanément une batterie. Pendant les moments de la journée où le rendement n’est pas suffisant, la batterie prend le relais et alimente les appareils électriques. Cependant, la quantité d’électricité produite par ce genre d’installation est rarement suffisante pour l’hiver. La solution utilisée dans la majorité des cas est de s’équiper d’un groupe électrogène.

Fonctionnement des panneaux solaires thermiques

Production d’eau chaude à partir du soleil

La différence entre un panneau solaire photovoltaïque et un panneau solaire thermique se trouve dans le fait que ce dernier utilise la lumière du soleil pour chauffer de l’eau, plutôt que créer de l’électricité. Cette eau chaude peut ensuite être utilisée comme eau sanitaire ou pour le chauffage. Ainsi, contrairement aux idées reçues, ce type de panneaux ne produira pas d’électricité.

Les différents types de capteurs thermiques

Il existe trois types de capteurs thermiques, qui changent la puissance du panneau :

  • Les capteurs plans vitrés : ils permettent d’obtenir assez d’eau chaude pour les besoins d’un ménage et sont particulièrement intéressants d’un point de vue financier.
  • Les capteurs tubes vitrés sous vide : ils permettent d’obtenir rapidement des températures d’eau élevées, ce qui fait qu’ils sont principalement utilisés dans les processus industriels.
  • Les capteurs hybrides : ils permettent de produire de la chaleur, mais également de l’électricité. En général, ils sont utilisés pour faire fonctionner une pompe à chaleur.

Panneaux solaires hybrides : le meilleur des deux mondes ?

Le panneau solaire hybride est un mix entre les deux autres types de panneaux, utilisant à la fois des cellules photovoltaïques et des cellules thermiques, de façon à pouvoir produire de la chaleur et de l’électricité. Ces panneaux se montrent particulièrement polyvalents, puisqu’ils permettent de chauffer de l’eau et de chauffer la maison à moindre coût, tout en alimentant les équipements électriques. Il s’agit d’une solution 2 en 1, à la fois écologique et parfaite pour faire des économies.

Le rôle crucial de l’onduleur dans une installation solaire

Les onduleurs sont essentiels au bon fonctionnement d’une installation solaire. En effet, ils permettent de transformer le courant continu généré par les cellules photovoltaïques en courant alternatif. Ce dernier est celui utilisé pour alimenter nos équipements électriques et pour le transport d’électricité. Il est donc essentiel que cette transformation soit faite. Sans cela, le courant créé par les panneaux solaires ne serait pas utilisable.

Choix et installation d’un onduleur adapté

Le choix de votre onduleur va se faire principalement selon la puissance de l’installation solaire. Même si cela semble contre-instinctif, on recommande de choisir un onduleur dimensionné à 80% de la puissance de l’installation. Pour ce qui est de l’installation, il faut toujours le placer sur une surface plane et le plus proche possible du reste de l’installation, afin d’augmenter le rendement. Si vous n’êtes pas sûr de vous, demander de l’aide à des installateurs de panneaux solaires. Faire appel à un professionnel est toujours une bonne solution en cas de doute.

Raccordement des panneaux solaires au réseau électrique

Le raccordement des panneaux solaires au réseau électrique se fait en raccordant l’onduleur au compteur électrique. Cela vous permettra d’utiliser de l’électricité du réseau commun, en cas de besoin, ou de vendre de l’électricité à EDF (obligation d’achat) en cas de surplus. Le raccordement dépend de la responsabilité d’Enedis : c’est donc sur sa plateforme qu’il faudra faire votre demande.

L’autoconsommation : une solution pour l’avenir ?

Fonctionnement et avantages de l’autoconsommation

En autoconsommation totale, le principe est de n’être plus raccordé au réseau commun et d’être autonome en termes d’électricité. En autoconsommation partielle, on est toujours raccordé au réseau commun, même si on génère une partie de son électricité via les panneaux solaires.
L’autoconsommation dispose de plusieurs avantages : elle est économique, puisque vous n’avez plus besoin de payer d’électricité. De plus, la durée de vie des panneaux solaires est longue, l’investissement de base se trouve vite rentabilisé. Elle vous permet également de ne pas dépendre de l’état ou d’entreprises privées pour vos besoins en électricité. Et finalement, elle permet de préserver l’environnement, puisqu’il s’agit d’une énergie verte.

Les trois modes possibles en photovoltaïque

Les panneaux photovoltaïques peuvent générer de l’électricité grâce à trois types de rayonnements :

  • Le rayonnement direct : les rayons du soleil frappent directement le panneau. Il s’agit du plus efficace.
  • Le rayonnement indirect : les rayons du soleil ont dû traverser des obstacles, tels que des nuages ou de la pollution.
  • Le rayonnement réfléchi : les rayons du soleil ont frappé une surface réfléchissante telle que de la neige ou de l’eau, avant de frapper le panneau.

Batteries et stockage de l’énergie solaire pour une utilisation nocturne

Comme les panneaux solaires ne produisent pas d’électricité pendant la nuit, il est possible d’utiliser une batterie afin de conserver une partie de celle qui est produite dans la journée, afin de l’utiliser pendant la nuit.

Comment fonctionnent les panneaux solaires en hiver ?

Contrairement aux idées reçues, les panneaux solaires fonctionnent normalement en hiver. Leur rendement est juste diminué, puisque le rayonnement solaire est moindre et fréquemment indirect. Cependant, les panneaux solaires permettent malgré tout de faire des économies pendant la saison froide également.