Technique du photovoltaïque par Hortense Foillard

Découvrez l’énergie solaire : son fonctionnement, ses avantages et ses coûts

Découvrez l’énergie solaire : son fonctionnement, ses avantages et ses coûts

L'énergie solaire est une source d'énergie naturelle provenant du soleil qui permet de fabriquer de l'électricité à partir de panneaux photovoltaïques. Dans le contexte actuel de la transition énergétique, cette solution écologique est en pleine expansion : l’énergie solaire ne génère aucune émission de gaz à effet de serre ni de dioxyde de carbone.

Envie d'en savoir plus ? Dans cet article, nous explorerons le fonctionnement de l'énergie solaire, ses nombreux avantages et ses coûts.

Comment fonctionne l'énergie solaire ? 

L’énergie solaire photovoltaïque

L’énergie solaire permet la conversion directe des rayons du soleil en électricité grâce à des panneaux photovoltaïques. En état de fonctionnement, les panneaux solaires reçoivent en permanence trois formes de rayonnement : 

  • le rayonnement direct, qui atteint les panneaux sans interférence ;  
  • le rayonnement indirect, qui est diffusé à travers des éléments, tels que des nuages ; 
  • le rayonnement réfléchi, qui est renvoyé par des surfaces réfléchissantes, comme l'eau ou la neige. 

Les panneaux photovoltaïques se composent notamment de cellules en silicium, qui génèrent du courant électrique lorsqu'elles sont exposées au soleil. En effet, les photons de la lumière transmettent leur énergie aux électrons du silicium, créant ainsi un courant électrique continu. L'électricité produite est ensuite dirigée vers l'onduleur, qui la transforme en courant alternatif utilisable par les appareils électroniques.

Types de panneaux photovoltaïques

Il existe trois types de panneaux solaires : 

  • le panneau monocristallin, qui se constitue d'une seule structure cristalline. Son processus de fabrication est complexe, mais son efficacité énergétique est élevée ;

  • le panneau polycristallin, qui est fabriqué à partir de plusieurs cristaux de silicium, ce qui le rend moins coûteux à produire ;

  • le panneau solaire amorphe, qui se compose d'un faible pourcentage de silicium déposé sur un matériau amorphe, comme du verre. Son efficacité est inférieure à celle des autres panneaux. 

La capacité de production d'une installation photovoltaïque est généralement mesurée en kilowatts-crête (kWc), reflétant la puissance maximale qu'elle peut générer dans des conditions optimales.

L'onduleur pour panneau photovoltaïque 

Panneaux photovoltaïques vus de près

L'onduleur convertit le courant continu généré par les panneaux solaires en courant alternatif, afin d’alimenter les appareils électroniques. Pour la gestion de l'énergie solaire à partir des panneaux photovoltaïques, il existe des onduleurs centralisés et des micro-onduleurs.

Les onduleurs centralisés

Avec l'onduleur centralisé, l'énergie générée par plusieurs panneaux solaires est acheminée vers un seul onduleur central. Cette configuration est courante dans les installations de grande envergure. Elle peut cependant entraîner une perte de rendement si certains panneaux sont moins performants.

Les micro-onduleurs

Dans un système à micro-onduleurs, chaque panneau solaire est équipé d'un onduleur individuel, convertissant ainsi le courant de manière indépendante. Ce système maximise le rendement énergétique, car les variations de performances entre les panneaux n'affectent pas les autres. Néanmoins, cette option est généralement plus coûteuse à l'installation.

Les compteurs d'énergie solaire 

Une installation photovoltaïque nécessite un compteur de production pour évaluer la puissance injectée dans le réseau électrique. Cet outil mesure également la quantité d'électricité consommée depuis le réseau. 

Dans le cas où la totalité de l'énergie est vendue, un compteur de "non consommation" peut être mis en place. Il assure un suivi du fonctionnement de l'installation, tout en relevant la quantité d'énergie transférée. La mesure des flux d'énergie est exprimée en mégawatt-crête (MWc).

L'énergie solaire thermique 

L'énergie solaire thermique consiste à convertir l’énergie solaire en chaleur. Elle est collectée grâce à des capteurs solaires, puis transportée dans un circuit hydraulique, comportant généralement un ballon de stockage. Voici quelques-unes de ses utilisations possibles : 

  • eau chaude sanitaire pour la maison ; 
  • chauffage domestique ; 
  • climatisation ;  
  • cuisson solaire.

L'aérovoltaïque, une installation innovante 

L'aérovoltaïque intègre non seulement la production d'énergie solaire photovoltaïque, mais aussi la récupération de chaleur dans un seul système. Cette technologie combine ainsi des panneaux solaires photovoltaïques avec un appareil de ventilation, afin de capturer la chaleur générée. Cette double fonctionnalité améliore l'efficacité globale du système. Néanmoins, une installation aérovoltaïque est beaucoup plus coûteuse qu'une technologie photovoltaïque. 

Quels sont les avantages de l'énergie solaire ?

Coucher de soleil

L'énergie solaire offre de nombreux avantages : 

  • durabilité environnementale : l'énergie solaire est une source d'énergie renouvelable qui réduit les émissions de gaz à effet de serre, contribuant ainsi à préserver l'environnement ;

  • abondance et disponibilité : le soleil est une ressource inépuisable qui garantit une disponibilité continue, contrairement aux énergies fossiles limitées ; 

  • autonomie énergétique : une installation solaire permet à chacun de produire sa propre énergie. L’autoconsommation aide à alléger les factures d’électricité tout en réduisant la dépendance énergétique.

Quel est le prix d'une installation photovoltaïque ?

Le prix des installations photovoltaïques a considérablement diminué au cours de ces dernières années, ouvrant la voie à un développement plus large de cette source d'énergie renouvelable en France. Bien que l'investissement initial puisse sembler élevé, il est important de considérer les économies d'énergie à long terme que permet une installation solaire. 

Son coût dépend de plusieurs critères, parmi lesquels la taille et la puissance du système, le type de panneaux choisis et la technologie d'onduleur utilisée. De plus, le prix varie selon la région, car l'ensoleillement et la main-d'œuvre diffèrent disponibles d'un endroit à un autre. 

Il est conseillé de comparer les offres auprès de plusieurs entreprises d’énergies renouvelables avant de concrétiser des projets d’installation. Enfin, des subventions gouvernementales et des crédits d'impôt peuvent réduire les coûts d’achat.

Comment choisir un panneau solaire ?

Le choix d'un panneau solaire dépend du niveau d'ensoleillement de votre région, de vos besoins, du bâtiment concerné ainsi que de votre budget : 

  • évaluation de l'ensoleillement : les endroits ensoleillés génèrent davantage d'énergie solaire, ce qui peut influencer le nombre de panneaux nécessaires ;

  • besoins énergétiques : analysez vos factures d'électricité pour estimer votre consommation moyenne, afin de réduire vos coûts énergétiques à long terme ; 

  • type de bâtiment : les toits des hangars et ombrières inclinés avec des panneaux orientés vers le sud offrent généralement de meilleures conditions pour une installation solaire. L'emplacement et l'orientation des panneaux doivent donc être soigneusement évalués pour assurer une production efficace ; 

  • qualité des panneaux : il est préférable d'opter pour des panneaux solaires réputés et fiables, afin de garantir leur fonctionnement pendant de nombreuses années.

Comment stocker l'énergie solaire ? 

Durant les périodes ensoleillées, les systèmes de stockage permettent de mettre en réserve l'électricité en cas de besoins futurs. Lorsque les panneaux solaires produisent plus d'énergie que nécessaire, les batteries stockent cet excédent d'électricité pour une utilisation ultérieure. 

Les batteries libèrent ensuite l'énergie stockée pour fournir de l'énergie continue, lors des périodes où la production solaire est insuffisante. L'utilisation de batteries permet ainsi aux propriétaires de réduire leur dépendance aux fournisseurs d'énergie conventionnels. Les batteries lithium-ion sont les plus courantes pour le stockage de l'énergie solaire en raison de leur efficacité et de leur durabilité.

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