Comment fonctionne une installation photovoltaïque ?

Le 22 novembre 2022

Comment fonctionne un panneau photovoltaïque

Le soleil, source d’énergie inépuisable et gratuite, n’a aucun impact nocif sur l’environnement. Il n’émet pas de gaz à effet de serre puisqu’il s’agit d’une énergie non carbonée, au même titre par exemple que les éoliennes ou l’hydraulique. En raison de la hausse des prix de l’énergie et le plan de sobriété énergétique annoncé par le gouvernement, nombreux sont ceux qui souhaitent désormais se tourner vers la production solaire. Mais vous vous demandez peut-être comment fonctionne une installation photovoltaïque ? Nous allons vous l’expliquer 🤓

Tout d’abord, on distingue deux types d’énergie solaire :
  • L’énergie solaire photovoltaïque permet produire de l’électricité via des panneaux solaires photovoltaïques. Elle peut être utilisée de différentes manières, autant par les industries que par les ménages, que ce soit pour le chauffage, l’éclairage, l’alimentation d’appareils et plus encore.
  • L’énergie solaire thermique, captée via des panneaux solaires thermiques, permet de chauffer un fluide qui contribuera par exemple à produire de l’eau chaude sanitaire et/ou d’alimenter un circuit de chauffage central.
  • Il existe aussi des panneaux hybrides (aussi appelés capteurs solaires mixtes), assurant la production d’énergies thermique et électrique. Ils utilisent à la fois des capteurs thermiques et des capteurs photovoltaïques pour fonctionner. Ils libèrent donc simultanément de la chaleur et de l’électricité.
Intéressons-nous à l'énergie solaire photovoltaïque.

Avant de transformer la lumière du soleil en électricité utilisable pour le foyer, l’installation photovoltaïque effectue 3 étapes :

  • Les panneaux solaires sont installés en rangées et reliés entre eux. Les cellules photovoltaïques que l’on trouve dans ces panneaux vont capter les rayons du soleil (photons). Grâce au silicium (matériau conducteur contenu dans chaque cellule), ces photons transmettent ensuite leur énergie aux électrons contenus dans les panneaux qui vont se déplacer et les transformer en énergie. C’est ce que l’on appelle le courant continu.
  • Le courant continu sera ensuite converti en courant alternatif par le biais d’un onduleur central où les micro-onduleurs prendront le relais. Ce courant sera ainsi plus facilement transporté dans les lignes à basse ou moyenne tension du réseau électrique.
  • Les besoins en électricité du bâtiment équipé de panneaux solaires seront ensuite couverts grâce au courant alternatif créé par les onduleurs. Les appareils électroménagers, les radiateurs ou les éclairages fonctionneront ainsi grâce à cette énergie fournie en courant alternatif.

Lorsque la production d’électricité est insuffisante pour alimenter l’ensemble des besoins du bâtiment, c’est le réseau qui fournit alors l’électricité nécessaire. À noter que l’énergie créée par l’installation photovoltaïque peut également être utilisée par des batteries pour se recharger ou être réinjectée dans le réseau et vendue à un fournisseur (EDF par exemple).

Combien coûte un panneau solaire ?

La qualité, le matériau utilisé, leur rendement potentiel… sont autant de facteurs qui impactent le prix d’un panneau solaire. La nature de la surface et de la structure sur laquelle ils seront installés va aussi influencer le cout global de l’installation. L’agence de la transition écologique (ADEME) a évalué l'évolution et la répartition des Capex de 2011 à 2020. Nos experts ont parallèlement évalué leur évolution pour 2021 et 2022 sur la base des données renseignées par nos clients dans le logiciel Optiwize.

Sources : "Coût des énergies renouvelables et de récupération en France" Éditions 2022 Ademe + Évolution des Capex sur la plateforme Optiwize en 2021 et 2022 (page 45

Comment calcule-t-on sa rentabilité ?

Comme cité dans notre article précédent « études de projets d’autoconsommation photovoltaïque : évitez les erreurs », plusieurs indicateurs peuvent être présentés pour révéler la rentabilité d’une solution d’autoconsommation :

  • Le TRI (taux de rentabilité interne)
  • La VAN (valeur actuelle nette)
  • Le TRA (temps de retour actualisé)

Il convient cependant de calculer chaque indicateur du point de vue du client final tout en prenant en compte ses dépenses et revenus. En effet, l’emprunt modifiera l’équation selon qu’il s’agit de la vision client ou de la vision projet. Prenons une vision « projet » selon laquelle le temps de retour serait de dix ans afin d’amortir le coût d’investissement (CAPEX) avec les économies et revenus annuels de revente actualisés. Ce projet pourrait être de quatre ans seulement, voire moins avec la vision « client » (consommateur final), qui ne paie que des intérêts ainsi qu’une part du capital chaque année, et ce, moyennant les mêmes gains. En effet, ici, le taux d’intérêt, le pourcentage d’emprunt et la durée de celui-ci sont des paramètres majeurs à prendre en compte dans l’instruction d’un projet.

Quel entretien pour les panneaux solaires ?

Puisqu’une installation photovoltaïque est un réel investissement, il convient bien évidemment de les entretenir correctement pour assurer leur longévité, leur productivité et donc le meilleur rendement possible. Alors que la durée de vie d’un panneau solaire est comprise entre 30 et 40 ans, celle des onduleurs est plus restreinte (entre 8 et 12 ans). Afin de les allonger, il est impératif d’effectuer une maintenance régulière de tous les éléments du panneau.

Par entretien, on entend nettoyage (deux fois par an environ) et maintenance préventive à intervalles réguliers. Le panneau solaire ne s’autonettoie pas avec les précipitations. Il peut en effet être sali par les particules fines (pollen, pollution, poussière), le CO2, le sel et le sable (en bord de mer) et de ce fait recevoir moins de lumière. Sa production d’électricité peut alors en souffrir et ainsi le rendement diminuer.

Le plus simple pour les nettoyer est d’utiliser un balai télescopique, permettant généralement d’atteindre les panneaux sans escalader. L’utilisation d’un chiffon doux et d’eau tiède non calcaire suffit (pas d’eau sous pression). Ne surtout pas gratter la surface du panneau pour éviter de rayer le verre. Ne jamais poser les pieds sur les panneaux, cela provoquerait en effet des fissures et réduirait considérablement leur rendement.

Quid de leur maintenance ?

Pour ce qui est de la maintenance, il est primordial d’entretenir l’onduleur qui est un élément fragile du panneau. Pour bien les entretenir, il convient dans un premier temps de vérifier minutieusement tous les ans l’aspect extérieur des panneaux et l’absence de fissures ou de traces. Les témoins lumineux du boitier sont également importants pour détecter un éventuel problème. Pour bien nettoyer l’onduleur, il suffit de le dépoussiérer deux fois par an et de vérifier le système de ventilation de la pièce dans laquelle il est stocké. Enfin, il convient de faire réparer ou remplacer l’onduleur tous les dix ans environ dont le prix moyen est actuellement de 0.3 à 0.6 € / W.

Voilà, vous savez tout sur les panneaux solaires photovoltaïques, leur coût, leur rendement et leur maintenance. Nous nous intéresserons prochainement à un tout autre registre, une technologie de plus modélisée dans les scénarios d’autoconsommation du logiciel Optiwize : les IRVE (Infrastructure de Recharge de Véhicule Électrique). Stay tuned pour en savoir plus ! 😉

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