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L’énergie produite par des panneaux solaires
Ce guide vous permet de comprendre comment vous pouvez vous chauffer grâce à vos panneaux solaires.
Je vous explique comment le courant continu peut être transformé en courant alternatif, avant de découvrir les panneaux solaires hybrides qui transforment l’énergie perdue en eau chaude.
Mais avant tout, je vous explique le fonctionnement de votre installation photovoltaïque et plus précisément de la chaîne énergétique.
Energie solaire photovoltaïque : la chaîne fonctionnelle
L’énergie solaire photovoltaïque, c’est l’électricité qui est produite par la transformation de rayons solaires grâce aux cellules de panneaux solaires.
Découvrez ici le fonctionnement de cette transformation.
Le soleil, une réserve d’énergie
Les rayons solaires sont la source d’énergie de votre installation photovoltaïque.
Inépuisables, ils vous permettent de consommer votre propre électricité sans passer par un fournisseur d’énergie.
L’énergie solaire provient des photons présents dans la lumière solaire.
Je vous explique juste après comment ces photons sont transformés en électrons par les panneaux solaires, et produisent de l’électricité.
Le panneau photovoltaïque, convertisseur d’énergie
Pour que l’énergie du soleil soit transmise au réseau électrique, il faut qu’elle soit transformée en énergie électrique.
Cette conversion est le rôle des cellules du panneau photovoltaïque.
Ses cellules sont fabriquées à partir de matériaux semi-conducteurs.
Du silicium auquel on ajoute des atomes d’impureté est utilisé comme semi-conducteur, on l’appelle le silicium dopé.
Grâce au silicium dopé présent dans leurs cellules, les panneaux photovoltaïques deviennent conducteurs et créent un courant électrique en transformant les photons du soleil en électrons.
Mais le courant obtenu est alternatif et ne convient pas à une utilisation domestique.
Il suffit d’utiliser un onduleur pour transformer ce courant continu en courant alternatif.
L’onduleur, du courant continu au courant alternatif
Cet appareil, installé dans votre maison ou plusieurs petits appareils installés directement sur les panneaux solaires, permettent de transformer le courant continu.
Une fois transformé en courant alternatif grâce au convertisseur de tension, le courant à 220 V peut être utilisé dans votre habitation.
Cet équipement fait partie du BOS, Balance Of System, de votre installation.
Le BOS regroupe aussi des câbles et un régulateur de charge pour s’assurer que la tension ne dépasse pas certaines limites.
Je vous explique le rôle de cette régulation juste après.
Du coffret de protection au tableau électrique
Les convertisseurs de tension sont protégés par des coffrets de protection. Ils sont aussi protégés de la foudre.
Ces coffrets électriques sont placés entre l’onduleur ou les micro-onduleurs et le tableau électrique général. Ils garantissent une protection optimale de votre logement.
D’autres coffrets de protection peuvent être placés entre les panneaux et le convertisseur. Ils possèdent un sectionneur qui vous permet si besoin de couper le courant continu en amont de l’onduleur. Ce système protège parfaitement vos installations.
Attention à l’énergie perdue
Une partie des photons envoyés par le soleil n’est pas transformée en électricité, c’est ce que l’on appelle l’énergie perdue, selon la formule :
Energie reçue = énergie utile + énergie perdue
En chauffant, votre installation libère de l’énergie thermique, qui ne peut pas être utilisée en tant qu’électricité pour votre habitation et ses équipements.
Ces dégradations peuvent s’élever à 80 %, mais tout n’est pas perdu.
Je vous explique un peu plus loin comment récupérer ces déperditions thermiques pour vos besoins en eau chaude sanitaire.
Vous savez maintenant comment fonctionne globalement votre équipement solaire..
Je vous explique maintenant plus en détail le rôle de l’onduleur, convertisseur de tension indispensable pour une bonne régulation.
L’onduleur, un convertisseur de tension
On l’a vu, l’énergie électrique produite par votre équipement photovoltaïque avant l’onduleur est sous forme de courant continu.
Le courant continu ou CC doit être remplacé par un courant alternatif qui est celui utilisé pour le transport et la distribution d’énergie dans les logements.
Moins intense que le courant continu, le courant alternatif génère également moins de pertes.
Pour transformer facilement votre courant continu en courant alternatif au niveau de votre installation photovoltaïque, une seule solution : l’onduleur.
Je vous explique maintenant comment ça marche.
Fonctionnement de l’onduleur
On l’a vu, cette technologie permet d’adapter l’électricité émise en courant continu par les cellules de vos panneaux solaires en courant alternatif prêt à être utilisé pour votre habitation. D’un courant 12 V, 24 V ou 48 V, vous obtenez un courant 220 V ou 230 V grâce à ce convertisseur de tension.
Véritable régulateur, sa puissance est dimensionnée par rapport à celle de l’ensemble des installations de panneaux.
Sans cette étape, vous ne pouvez pas exploiter votre matériel.
Concrètement, il s’agit d’un boîtier en métal de taille variable, constitué d’éléments électroniques et d’un ventilateur pour son aération par une grille.
Un petit microprocesseur permet de s’assurer que votre production électrique respecte les normes légales.
Quel type choisir ?
Il existe plusieurs modèles.
Tous ont la même fonction, convertir le courant continu en courant 220 V utilisable pour vos appareils ou votre chauffage.
Dans le cas d’une installation solaire directement raccordée au réseau électrique, on parle d’onduleur réseau. Il s’agit d’un équipement de chaîne, central ou string.
- L’onduleur de chaîne
Un onduleur de chaîne recueille l’énergie de plusieurs panneaux solaires avant de la transformer. Puissant, simple d’accès et facile à entretenir, un modèle de chaîne gère à lui tout seul plusieurs panneaux.
- L’onduleur central
Là encore, ce système central gère tout seul plusieurs panneaux.
La différence avec le modèle de chaîne est sa capacité à gérer de nombreux panneaux du fait de sa puissance importante. Il est utile pour les grandes surfaces équipées de modules photovoltaïques en chaînes.
Ce type d’appareil est installé comme appareil de secours. Il est aussi indiqué en cas de plusieurs orientations et inclinaisons.
Ces modèles sont les plus couramment utilisés. Dans ces cas-là, aucune option de stockage d’électricité n’est prévue.
Dans le cas contraire, on parle de production hybride. Je vous détaille en fin de guide en quoi ça consiste.
Tout d’abord, on fait le point ensemble sur le micro-onduleur.
Onduleur ou micro-onduleur
Le micro-onduleur est petit, il se fixe directement sur les panneaux solaires.
De petite taille et donc de petit poids, facile à manipuler, il est très souvent utilisé pour les logements.
Chaque panneau a son propre onduleur et est indépendant.
Petit bémol, l’entretien qui nécessite de se rendre par exemple sur le toit si vous y avez installé vos panneaux.
On l’a vu un peu plus haut, de l’énergie est perdue dans tout système photovoltaïque.
Mais il est possible d’en récupérer une partie et de l’utiliser en installant du matériel solaire hybride.
C’est ce que je vous explique maintenant plus en détail.
Les panneaux solaires hybrides
Le fonctionnement des panneaux solaires hybrides
Les panneaux solaires hybrides sont équipés d’onduleurs qui déterminent si l’énergie perdue doit être stockée dans une batterie ou injectée dans le réseau électrique pour une utilisation immédiate.
Cette installation intelligente vous permet de gérer votre autoconsommation et votre production.
La récupération de l’énergie perdue est alors utilisée et transformée en eau chaude dans votre ballon récupérateur.
Et oui, un panneau solaire hybride produit en même temps de l’électricité et de l’eau chaude sanitaire, grâce à une sous-face de récupération de chaleur.
Mais attention, les pertes thermiques sont tout de même importantes.
Les avantages du panneau solaire hybride
Economique, un tel procédé permet de produire deux fois plus d’énergie par m² par rapport à une installation standard. Un chauffe-eau solaire peut couvrir entre 60 % et 80 % des besoins en eau chaude sanitaire d’un foyer.
Ce matériel garantit à votre foyer une autonomie en eau chaude sanitaire à 45° sur quatre mois de l’année.
Sans oublier qu’un panneau solaire hybride ne présente pas de risque de surchauffe, sa température étant inférieure à 75°.
Mais attention, il n’est pas indiqué d’installer de tels panneaux dans tous les bâtiments.
Dans quel cas installer des panneaux solaires hybrides ?
D’après des études, il semblerait que le rendement final d’un panneau solaire hybride ne soit pas optimal pour les petites installations, car les pertes sont importantes.
Il peut par contre être intéressant d’installer ces capteurs solaires mixtes, thermiques et photovoltaïques, dans de grosses structures, notamment les piscines, les hôpitaux…
Comprendre la chaîne d’énergie d’une installation photovoltaïque, ce qu’on retient :
Les installations de panneaux solaires photovoltaïques permettent de transformer les rayons du soleil en électricité.
Grâce au silicium dopé des panneaux, les photons du soleil deviennent des électrons.
A l’aide d’un onduleur en fin d’installation ou de micro-onduleurs placés sur les panneaux, l’électricité en courant continu produite par les panneaux est transformée en courant alternatif prêt à l’emploi.
Mais il faut savoir que les pertes d’énergies thermiques sont importantes, de l’ordre de 80 %.
Il est toutefois possible de récupérer de l’énergie thermique pour chauffer l’eau chaude sanitaire dans un ballon.
Cette récupération est possible grâce à une sous-face de récupération de chaleur du panneau.
