Panneaux photovoltaïques : Comment ça fonctionne ?

Les panneaux photovoltaïques (PV), également appelés panneaux solaires, sont des dispositifs qui convertissent la lumière du soleil en électricité.

Le fonctionnement des panneaux photovoltaïques est basé sur l’effet photovoltaïque, qui est le processus par lequel les photons (particules de lumière) sont absorbés par des matériaux semi-conducteurs, tels que le silicium, et libérés sous forme d’électrons. Ces électrons circulent dans un circuit, créant ainsi un courant électrique. Dans cet article, vous trouverez un guide complet pour comprendre le fonctionnement des panneaux photovoltaïques, y compris leurs avantages, leurs composants, leur rentabilité, le processus d’installation, la maintenance et des études de cas d’installations photovoltaïques réussies.

Panneaux photovoltaïques installés sur toit en tuiles mécaniques

Comment fonctionne l'énergie produite par les panneaux photovoltaïques ?

Le fonctionnement des panneaux photovoltaïques repose sur les principes de la physique et de la chimie.

Lorsque des photons frappent la surface d’un panneau photovoltaïque, ils arrachent des électrons à leurs atomes, créant ainsi un flux d’électricité. Ce processus est appelé effet photovoltaïque. Les électrons circulent dans un circuit, créant un courant électrique continu (CC). Le courant continu est ensuite converti en courant alternatif (CA) par un onduleur, qui peut être utilisé pour alimenter des maisons ou des entreprises.

Les panneaux photovoltaïques sont constitués de plusieurs couches, dont une couche supérieure de verre protecteur, une couche de revêtement antireflet, une couche de matériau semi-conducteur et une couche arrière de métal. Le matériau semi-conducteur est généralement constitué de silicium, qui est le matériau le plus couramment utilisé dans les panneaux photovoltaïques. La couche supérieure de verre protège le matériau semi-conducteur des intempéries, tandis que le revêtement antireflet contribue à augmenter la quantité de lumière absorbée par le matériau.

Avantages de l'utilisation de panneaux photovoltaïques

L’utilisation de l’énergie photovoltaïque présente plusieurs avantages :

Il s’agit d’une source d’énergie renouvelable, ce qui signifie qu’elle est durable et ne produit pas d’émissions de gaz à effet de serre.
Elle permet de réduire vos factures d’électricité en produisant votre propre électricité.
Elle peut augmenter la valeur de votre propriété en la rendant plus économe en énergie.
Elle peut constituer une source d’électricité fiable dans les régions où il n’y a pas d’accès au réseau. Enfin, elle peut assurer la sécurité énergétique en réduisant la dépendance à l’égard des combustibles fossiles.

Onduleur ou micro-onduleur ?

L’onduleur et le micro-onduleur sont deux types de convertisseurs de courant utilisés dans les installations photovoltaïques.

Ils permettent de convertir le courant continu (DC) produit par les panneaux solaires en courant alternatif (AC) utilisable par les appareils électriques. La principale différence entre les deux types d’onduleurs est leur emplacement et leur fonctionnement.

Le choix entre un onduleur centralisé et un micro-onduleur dépendra de plusieurs facteurs tels que la taille de l’installation photovoltaïque, la configuration des panneaux solaires, les conditions environnementales, le coût et les préférences du propriétaire de l’installation. Les micro-onduleurs peuvent être plus coûteux que les onduleurs centraux, mais offrent une meilleure efficacité et une meilleure surveillance de l’ensemble de l’installation photovoltaïque.

L’onduleur de chaîne

Également appelé onduleur centralisé, c’est un seul onduleur centralisant la production de tous les panneaux.

Il est généralement installé à proximité du tableau électrique général. Tous les panneaux solaires sont reliés en série à l’onduleur, formant une chaîne de panneaux photovoltaïques. L’onduleur centralisé convertit le courant continu de l’ensemble de la chaîne de panneaux solaires en courant alternatif utilisable par les équipements de la maison. Cette configuration en série implique que le courant continu produit est fixé par le panneau le moins performant de la chaîne. C’est ici que les limites de l’onduleur centralisé se font ressentir. Dès lors qu’un panneau est défaillant (ombragé ou simplement encrassé) l’ensemble des panneaux sont limités aux performances de ce dernier.

L’onduleur centralisé est cependant moins onéreux que les autres technologies et facilement interchangeable en cas de panne. Lorsqu’aucun des panneaux ne présente de problème, l’onduleur centralisé montre des performances très intéressantes. La garantie de ces onduleurs va généralement de 5 ans à 10 ans. Certains fabricants, comme notre partenaire Huawei, proposent des extensions de garantie allant au-delà de 10 ans.

Le micro-onduleur

Le micro-onduleur, quant à lui, est un petit convertisseur de courant qui est installé sur chaque panneau solaire.

Chaque micro-onduleur fonctionne indépendamment des autres, convertissant le courant continu de chaque panneau solaire en courant alternatif utilisable par l’ensemble de l’installation électrique de la maison. Les micro-onduleurs permettent une surveillance plus précise de la production d’énergie de chaque panneau solaire et peuvent être plus efficaces en cas de situation de panne ou d’ombrage partiel sur un ou plusieurs panneaux solaires.

En cas de panne sur un panneau solaire, tous les autres fonctionnent à leur plein régime indépendamment les uns des autres. La perte d’énergie issue de la panne d’un panneau solaire sera donc limitée, laissant plus de souplesse et de sérénité dans la mise en place de la procédure SAV. Les micro-onduleurs de notre partenaire Enphase Energy bénéficient d’une garantie produit de 25 ans.

Onduleurs photovoltaïques, des marques fiables

Au-delà des panneaux photovoltaïques, il faut considérer l’onduleur comme étant la partie centrale de l’installation. En effet, son rôle de conversion DC/AC est primordial pour exploiter la production électrique des panneaux photovoltaïques. Partie sensible, car composé d’électronique de puissance, l’onduleur devra être robuste et fiable pour garantir la pérennité d’une installation photovoltaïque.

Smart To a fait le choix de la technologie des micro-onduleurs. Nous avons choisi la marque californienne Enphase Energy, leader mondial sur cette technologie.

Smart To, Beta testeur pour Enphase Energy

Pionnier de la technologie des micro-onduleurs, Enphase Energy nous apporte une sérénité dans toutes nos installations résidentielles. Une garantie 25 ans et une supervision complète, gratuite et illimitée sont autant d’atouts que nous souhaitons mettre à profit de nos clients.

Notre retour d’expérience de plus de 10 ans avec cette marque nous conforte aujourd’hui dans notre choix. Peu de SAV sont remontés sur cette marque et lorsqu’une anomalie se présente, le siège Europe basé à Lyon traite le problème avec une réactivité à toute épreuve.

Smart To est aujourd’hui devenu Beta testeur pour Enphase Energy ce qui nous permet de mettre à l’épreuve toutes les nouveautés de la marque.

Dans le cadre de projet photovoltaïque nécessitant un stockage batterie important (entre 5 et 30kWh), nous avons étoffé notre offre autour des solutions Huawei. Leader mondial en solution industrielle photovoltaïque, ce mastodonte met à disposition du marché français sa technologie d’onduleur + optimiseurs + batterie Luna.

Cette solution premium et dotée d’une architecture de stockage batterie aboutie, confère une indépendance optimisée au meilleur rapport qualité/prix.

Question garantie Smart To ne lésine pas puisque nous proposons, en standard, le plus haut niveau optionnel de garantie. Ainsi nos clients bénéficient de la garantie 20 ans sur tous les onduleurs, 25 ans sur les optimiseurs et 10 ans sur les batteries Huawei Luna.

Les composants des systèmes photovoltaïques

Une installation photovoltaïque intègre plusieurs composants clés qui travaillent ensemble pour convertir l’énergie solaire en électricité. Nous retrouvons ainsi 4 postes principaux : la partie génératrice (panneaux photovoltaïques), la structure de fixation en toiture, la partie électrique (onduleur ou micro-onduleurs et les protections électriques) et la partie monitoring (connexion pour la supervision des performances).

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Les panneaux photovoltaïques

Ces panneaux sont constitués de cellules solaires qui convertissent l’énergie solaire en électricité. Les panneaux sont généralement installés sur un toit via une structure de support et orientés vers le soleil pour maximiser leur exposition.

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L'onduleur ou les micro-onduleur

L’onduleur ou micro-onduleur est un composant essentiel qui convertit le courant continu (DC) produit par les panneaux solaires en courant alternatif (AC) utilisable par les appareils électriques de la maison. L’onduleur doit être correctement dimensionné pour l’installation afin de s’assurer qu’il puisse gérer la quantité de puissance produite par les panneaux solaires.

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Le système de montage

Les panneaux solaires doivent être montés sur une structure rigide pour assurer leur stabilité et le maintien dans le temps. Le système de montage doit être conçu pour résister aux contraintes climatiques comme le vent. Une note de calcul permet de s’assurer que la configuration du système de fixation est adaptée à la zone géographique dans laquelle se situe l’installation.

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Le monitoring

Le monitoring intègre un compteur mesurant la quantité d’électricité produite par l’installation photovoltaïque et la quantité d’énergie consommée par le bâtiment. L’ ensemble des données est envoyé sur le serveur du fabricant de l’onduleur ou des micro-onduleurs via une connexion internet. L’ intérêt d’un monitoring consiste à pouvoir vérifier les performances des panneaux photovoltaïques, diagnostiquer une éventuelle panne et mettre en place un modèle de consommation en corrélation avec la production solaire.

05.

Les batteries (en option)

Si l’installation photovoltaïque est équipée d’un système de stockage par batteries, l’énergie produite par les panneaux solaires peut être stockée pour une utilisation ultérieure plutôt que d’être injectée dans le réseau électrique. Cela contribue à augmenter l’autonomie énergétique vis-à-vis du réseau électrique. Cependant il faut garder à l’esprit que les batteries restent un investissement onéreux qui réduira malgré tout la rentabilité du projet. Toutes les installations photovoltaïques de Smart To sont prévues pour être équipées à terme de batteries. Il est ainsi possible de s’équipe plus tard lorsque les batteries seront plus pertinentes en terme de prix.

Panneaux photovoltaïques : comment ça fonctionne ?