Quel est le fonctionnement des panneaux photovoltaïques ?

Les panneaux photovoltaïques permettent de produire de l'électricité grâce à l'énergie des rayons solaires. Leur fonctionnement se base sur des cellules photovoltaïques et un onduleur. Le surplus d'électricité générée peut être revendu à EDF, qui a une obligation d'achat.

Qu'est-ce qu'un panneau photovoltaïque ?

Les panneaux photovoltaïques sont un type de panneaux solaires. On distingue en effet trois sortes de panneaux solaires :

• Les panneaux photovoltaïques
• Les panneaux thermiques
• Les panneaux hybrides

Les panneaux photovoltaïques produisent de l'électricité à partir de l'énergie solaire. Les panneaux thermiques, eux, utilisent cette même énergie solaire pour réchauffer un fluide qui permet d'alimenter le chauffage et/ou l'eau chaude sanitaire. Enfin, les panneaux hybrides peuvent faire les deux à la fois : électricité et chauffage.

Comment fonctionnent des panneaux photovoltaïques ?

Composition des panneaux photovoltaïques

Une installation photovoltaïque est composée de deux principaux éléments :

• Les panneaux eux-mêmes
• Un onduleur, ou des micro-onduleurs

Les panneaux photovoltaïques sont composés de cellules photovoltaïques constituées de silicium. Les rayons du soleil vont frapper ces cellules photovoltaïques. Dans le rayonnement du soleil se trouvent des particules qu'on appelle les photons, qui vont transmettre leur énergie aux électrons présents dans les cellules photovoltaïques.

Le déplacement des électrons va générer un courant électrique continu selon un fonctionnement qui obéit au même principe qu'une pile. En effet, les panneaux photovoltaïques sont en fait composés de deux couches de cellules, avec une couche négative et une couche positive.

La circulation des électrons d'une borne à l'autre permet de créer ce courant électrique. Mais pour alimenter vos appareils électriques, il faut du courant alternatif, pas continu.

C'est là qu'intervient l'onduleur. Son rôle est tout simplement de transformer le courant électrique continu en courant alternatif pour votre usage domestique.

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Onduleur et micro-onduleur

Vos panneaux photovoltaïques peuvent être équipés d'un onduleur centralisé ou de micro-onduleurs. Le fonctionnement est le même. Cependant, l'onduleur se branche en série, avec un seul dispositif pour gérer tous les panneaux photovoltaïques. En général, on installe l'onduleur près du compteur électrique.

Avec un micro-onduleur, on a un dispositif par panneau. Chaque panneau photovoltaïque va posséder son micro-onduleur, installé directement sur le toit, sous le panneau.

Ainsi, chaque micro-onduleur et chaque panneau se retrouve indépendant en termes de production d'électricité et de fonctionnement. En cas de défaillance de l'un des panneaux, votre installation photovoltaïque continue à fonctionner. Avec un onduleur centralisé, vous ne produirez plus d'électricité le temps qu'il soit réparé ou remplacé.

Revente du surplus d'électricité

Le fait de produire sa propre électricité pour la consommer, comme vous pouvez le faire avec des panneaux photovoltaïques, s'appelle l'autoconsommation.

Il est possible de faire :

• De l'autoconsommation totale : vous consommez toute l'électricité que vous produisez
• De l'autoconsommation avec revente du surplus : vous produisez de l'électricité dont vous n'avez pas besoin et la revendez
• De la vente en totalité : vous revendez toute l'électricité produite par vos panneaux photovoltaïques

Mais il est difficile de parfaitement faire coïncider la production et la consommation d'électricité. La plupart du temps, vous ne consommez pas l'intégralité de l'électricité produite par le fonctionnement de vos panneaux photovoltaïques. En général, le taux d'autoconsommation est de 60 à 70 %.

Vous pouvez donc procéder à la revente du surplus de production. Le surplus d'électricité est revendu à une filière d'EDF appelée OA, pour Obligation d'Achat. C'est un contrat de 12 à 20 ans pendant lequel EDF vous rachète l'électricité à prix fixe.

Ce fonctionnement encourage la production d'énergies renouvelables. L'électricité rachetée par EDF OA est en effet ensuite réinjectée dans le réseau pour fournir d'autres foyers. Un bon geste en faveur de la transition énergétique !

Les panneaux photovoltaïques peuvent-ils fonctionner partout ?

Les panneaux photovoltaïques fonctionnent donc grâce à l'énergie du soleil. Cela veut-il dire qu'il n'est pas intéressant d'installer des panneaux solaires partout ?

Bien sûr que non ! D'abord, le fonctionnement d'un panneau photovoltaïque ne dépend pas de la chaleur du soleil, mais bien de son rayonnement lumineux. Il n'est donc pas nécessaire d'habiter une région chaude pour installer des panneaux photovoltaïques.

Au contraire d'ailleurs : les panneaux photovoltaïques sont sensibles aux fortes chaleurs, qui peuvent impacter leur bon fonctionnement.

La circulation d'une lame d'air pour refroidir les panneaux permettent d'améliorer leur rendement, ce qui fait qu'ils ont en fait une meilleure production d'électricité dans les régions plus tempérées que les régions très chaudes.

Cela veut aussi dire que des panneaux photovoltaïques peuvent aussi fonctionner en cas de pluie ou si le ciel est couvert, car ils reçoivent tout de même un rayonnement solaire. En revanche, vos panneaux ne pourront pas produire d'électricité la nuit. Mais peut-être aurons-nous un jour des panneaux lunaires ?

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Fonctionnement des panneaux photovoltaïques : quelle production d'électricité ?

Quel est le rendement d'un panneau photovoltaïque ?

Le fonctionnement de vos panneaux photovoltaïques permet de produire de l'électricité. Pour parler de ce produit, on utilise le terme de rendement : c'est le rapport entre la quantité d'énergie produite et la quantité d'énergie (solaire, donc) reçue.

Pour le dire autrement, le rendement d'un panneau photovoltaïque est la quantité d'énergie solaire qu'il a été capable de convertir en électricité. Il s'agit d'un taux qu'on exprime en pourcentage.

Plus le rendement de vos panneaux photovoltaïques est élevé, plus ils produisent d'électricité lorsqu'ils fonctionnent. Ce rendement peut dépendre de plusieurs facteurs :

• Le type de panneaux photovoltaïques (monocristallin, polycristallin, etc.)
• Le taux d'ensoleillement
• La température
• L'orientation et l'inclinaison de vos panneaux photovoltaïques

Les conditions optimales pour le bon fonctionnement de vos panneaux photovoltaïques, et donc pour obtenir le meilleur rendement possible, sont :

Une température d'environ 20°C

Un ensoleillement sans ombrage de 1000 watts/m²

Une orientation sud

Une inclinaison d'environ 30 degrés

Quelle quantité d'électricité produit un panneau photovoltaïque ?

La production d'électricité de vos panneaux photovoltaïques dépend donc évidemment de leur bon fonctionnement, mais aussi d'autres facteurs. L'un d'eux est la puissance des panneaux.

On mesure la puissance des panneaux photovoltaïques en watt-crête (Wc) : c'est la puissance électrique maximale qu'ils fournissent dans les conditions optimales décrites ci-dessus. On parle de STC, pour Standard Test Conditions.

Aujourd'hui, les panneaux photovoltaïques ont une puissance qui peut aller jusqu'à 400 Wc, pour des rendements qui vont de 6 à 24 % selon le type de panneaux.

La production d'électricité à proprement parler se mesure en kilowatt-heure (kWh). Elle prend en compte la puissance des panneaux photovoltaïques, les conditions décrites plus haut, et la surface des panneaux.

Pour une installation solaire de 3 kilowatts-crête (kWc), la moyenne pour un usage domestique, avec 8 panneaux d'une puissance de 375 Wc, vous pouvez produire entre 2700 et 4200 kWh selon les conditions de fonctionnement des panneaux photovoltaïques.