Comment fonctionne un panneau solaire ?
Actuellement, les sources d’énergie gratuites sont de plus en plus valorisées. Les ressources fossiles polluantes sont de moins en moins plébiscitées. Parmi les sources d’énergie vertes disponibles, il y a le rayonnement solaire. Elle est inépuisable et gratuite.
Pour exploiter l’énergie solaire, l’usage d’un équipement spécifique est requis. Il s’agit du panneau solaire ou module photovoltaïque. Nous allons nous arrêter sur le principe de fonctionnement de ce matériel.
En savoir plus sur le panneau solaire
Pour bien comprendre le fonctionnement du panneau solaire, il faut déjà savoir ce que c’est. Notons qu’il se décline en différentes catégories.
Qu’est-ce qu’un panneau solaire ?
Un panneau solaire est un dispositif conçu pour capter l’énergie du rayonnement solaire. A installer sur la toiture, il se décline en trois catégories. Pour commencer, il y a le panneau solaire thermique composé d’un capteur thermique. Lorsqu’il est installé en grand nombre au même endroit, il devient une centrale solaire thermodynamique capable de produire de la chaleur.
Il y a aussi le panneau solaire photovoltaïque ayant pour principale fonction de produire de l’électricité. Le regroupement de plusieurs modules de ce genre permet de créer une centrale solaire photovoltaïque.
Enfin, il y a le panneau photovoltaïque hybride qui réunit les deux types de modules précédents. Une centrale faite avec cet équipement est capable de produire de la chaleur et de l’électricité en même temps.
Les composants d’une installation solaire
Pour profiter de l’énergie fournie par le soleil, on doit s’équiper d’une installation solaire. Elle comporte plusieurs composants à commencer par les panneaux solaires. Ils sont placés sur une structure qui leur permet de se fixer sur la toiture et de rester stables. Il faut ajouter au lot les éléments d’abergement qui rattachent les panneaux au revêtement de la toiture.
L’installation solaire photovoltaïque est à relier à des équipements qui permettent de transformer le courant continu en courant alternatif utilisable immédiatement. Les câbles viennent compléter la liste des composants du système. Dans le cas d’une installation solaire thermique, les panneaux sont immédiatement connectés au système de chauffage déjà existant.
Fonctionnement du panneau solaire photovoltaïque
Un tel équipement sert à produire de l’électricité. Découvrez son principe de fonctionnement et son rendement.
Comment le panneau solaire photovoltaïque produit-il de l’électricité ?
Le panneau solaire photovoltaïque comporte des cellules photovoltaïques produites avec un matériau semi-conducteur. En général, les fabricants utilisent du silicium. Les photons dans le rayon du soleil vont frapper ces cellules photovoltaïques. L’énergie cumulée sera transmise aux électrons qui composent le matériau semi-conducteur. Cela engendre le déplacement des électrons et la production du courant électrique continu.
Les onduleurs se chargent de transformer le courant continu en courant alternatif. Le système a été conçu pour réunir toute l’énergie produite par les différentes cellules du panneau. Le courant alternatif produit sera utilisé dans le logement. En cas de surproduction, la quantité d’électricité non utilisée est injectée au réseau de distribution électrique.
Le rendement du panneau solaire photovoltaïque
Le rendement du panneau solaire dépend de beaucoup de paramètres. On cite entre autres la technologie utilisée, la puissance du panneau mesurée en watts-crête, la performance des autres équipements installés comme les onduleurs ainsi que la situation géographique du logement.
L’inclinaison et l’orientation des panneaux jouent aussi un rôle majeur. Pour être plus productive, l’installation solaire doit être orientée vers le Sud et présenter une inclinaison de 30°C. S’équiper d’un panneau solaire photovoltaïque est un moyen efficace de réduire la facture d’électricité.
Fonctionnement d’un panneau solaire thermique
Comme on l’a mentionné précédemment, le panneau solaire thermique a pour fonction de produire de la chaleur qui peut chauffer la maison et produire de l’eau chaude sanitaire.
Comment un panneau solaire thermique produit-il de la chaleur ?
Un panneau solaire thermique est aussi composé de capteurs ayant pour fonction de capter l’énergie dans le rayon du soleil. L’énergie va alors chauffer le fluide caloporteur situé sous les panneaux. Ce liquide chaud va ensuite circuler à travers le système de chauffage de la maison. Mais il peut aussi chauffer l’eau chaude sanitaire.
Notons qu’il existe différents types de capteurs thermiques. Leur fonctionnement diffère. Les capteurs plans vitrés sont les plus utilisés dans le secteur résidentiel. Ils sont composés d’une plaque en métal noir capable d’absorber l’énergie solaire. Sous cette plaque, des tubes contenant le fluide caloporteur sont installés.
Les capteurs tubulaires sous vide sont équipés de plusieurs tubes en verre comportant une plaque métallique noire qui capte l’énergie du soleil. Ils sont particulièrement performants et ils permettent d’éviter les pertes thermiques.
Il faut ajouter les capteurs plans non vitrés qui sont souvent utilisés pour chauffer les piscines. Ils ne sont pas équipés d’une vitre protectrice. Pour finir, il y a les capteurs monoblocs qui sont reliés directement à un ballon de stockage situé aussi sur le toit.
Le rendement d’un panneau solaire thermique
En général, le rendement d’un panneau solaire thermique oscille entre 30 et 40%. Mais il dépend généralement de la surface de panneaux solaires installés. Ainsi, lors d’un projet d’installation solaire thermique, il faut identifier la quantité d’énergie nécessaire pour déterminer la dimension des panneaux à installer.
Bien entendu, le taux d’ensoleillement est aussi un facteur qui influence le rendement des équipements. Si le logement équipé en panneaux solaires se trouve dans une région bien ensoleillée, on peut bénéficier d’un rendement optimal.
Fonctionnement du panneau solaire hybride ou aérovoltaïque
C’est le dispositif qui produit de l’électricité et de la chaleur. Il est aussi composé de cellules qui vont capter la lumière du soleil et la transformer en courant continu. Puis, il sera relié à un onduleur qui assure la conversion du courant continu en électricité.
Le panneau solaire hybride peut aussi récupérer la chaleur pour la transférer au système de ventilation mécanique contrôlée. Ce dernier va alors souffler l’air chaud au sein du logement.
Impact du panneau solaire sur l’environnement
Les panneaux solaires sont considérés comme des sources d’énergie propres. Ils utilisent une énergie gratuite fournie par le soleil. La production des modules photovoltaïques et thermiques relève d’une procédure industrielle lourde. Elle requiert l’utilisation d’une bonne quantité d’énergie.
Toutefois, les panneaux solaires peuvent servir pendant au moins 25 ans. Ainsi, les dépenses énergétiques liées à leur fabrication sont compensées. Par ailleurs, lors de l’achat d’un panneau solaire, on paie une écotaxe qui sert à financer le recyclage des matériaux : les modules solaires sont recyclables.
Les panneaux solaires sont des dispositifs conçus pour capter l’énergie dans le rayon de soleil. Ils se déclinent en différents modèles. Il y a les panneaux photovoltaïques qui produisent de l’électricité. Ils sont reliés à des onduleurs qui vont convertir le courant continu produit par les cellules en courant alternatif. Il y a ensuite les panneaux solaires thermiques qui produisent de la chaleur. Ils sont connectés au système de chauffage et aux producteurs d’eau chaude sanitaire. Le rendement des panneaux solaires dépend du taux d’ensoleillement, de leur orientation et de leur puissance. Enfin, il y a le système hybride combinant les fonctionnalités des panneaux solaires photovoltaïques et thermiques.
