Le photovoltaïque comment ça marche ?

Points repère

L’énergie du soleil peut être directement utilisée pour produire de la chaleur ou de l’électricité. Dans ces deux cas, pour capter cette énergie, on utilise des capteurs solaires thermiques ou des panneaux solaires photovoltaïques, dont le bon fonctionnement est garanti pour 25 à 30 ans par les constructeurs. Les panneaux photovoltaïques sont composés d’un matériau semi-conducteur, essentiellement du silicium, qui possède la propriété de générer de l’électricité quand il reçoit la lumière du soleil. Le vitrage qui les recouvre joue uniquement un rôle protecteur.
Équipés d’un onduleur qui transforme le courant continu en courant alternatif, les systèmes photovoltaïques raccordés aux réseaux électriques représentent aujourd’hui près de 90 % du marché mondial.

 

Schéma_principe_transformation_lumière en électricité photovoltaïque


Principe de fonctionnement


Lorsqu’un matériau est exposé à la lumière du soleil, les atomes exposés au rayonnement sont " bombardés " par les photons constituant la lumière; sous l’action de ce bombardement, les électrons des couches électroniques supérieures (appelés électrons des couches de valence) ont tendance à être " arrachés / décrochés " : si l’électron revient à son état initial, l’agitation de l’électron se traduit par un échauffement du matériau. L’énergie cinétique du photon est transformée en énergie thermique. Par contre, dans les cellules photovoltaïques, une partie des électrons ne revient pas à son état initial. Les électrons " décrochés " créent une tension électrique continue faible. Une partie de l’énergie cinétique des photons est ainsi directement transformée en énergie électrique : c’est l’effet photovoltaïque.

Schéma de principe de transformation de la lumière du soleil en électricitéélectrons



Les différentes technologies


Tableau synthèse des différentes technologies de cellules photovoltaïques

Les types de cellules les plus employées


Il existe plusieurs types de cellules photovoltaïques. Les cellules en silicium mono et polycristallin sont rigides, ont des rendements de 14 à 19 %. Elles représentent plus de 90 % du marché actuel français. Les cellules à couche mince, issues de projections de divers matériaux semi-conducteurs sur des feuilles de verre, de plastique ou d’acier, peuvent être souples. Leur rendement est inférieur aux précédentes : de 5 à 13 %



Photo détail cellule photovoltaïque couche mince, monocristallin, polycristallin



Les options de raccordement au réseau


Sur le bâti, il existe un potentiel très important de surfaces pouvant accueillir des panneaux solaires photovoltaïques intégrés, généralement installés sur les toits, les vitrages, les façades, les garde-corps de fenêtres, les balcons ou les terrasses, les brise-soleil…
Toute personne disposant d’un habitat résidentiel, d’un bâtiment communal ou d’un autre lieu d’implantation susceptible de recevoir des modules photovoltaïques, peut devenir un producteur d’énergie renouvelable en injectant tout ou partie de l’électricité localement produite dans le réseau public de distribution.
Le distributeur, généralement EDF, achète systématiquement l’énergie ainsi produite à des tarifs préférentiels, définis dans le cadre législatif et réglementaire fixé par les pouvoirs publics.


Option 1: Vente en surplus


L’excédent de la production nonconsommée par le bâtiment est injecté dans le réseau public. Ainsi, ces utilisationsseront directement alimentées par un générateur photovoltaïqueet un seul compteur calculera la quantité d’électricité injectéeau réseau. Ce cas ne représente qu’une très faible part desinstallations photovoltaïques en France actuellement.


Option 2: Vente en totalité


L’intégralité de l’électricité produite est injectée au réseau public. Le besoin en électricité sera alors couvert par le distributeur. Deux compteurs distincts seront systématiquement utilisés pour mesurer la production injectée sur le réseau ainsi que celle soutirée au réseau. Ceci représente la grande majorité des cas. En effet, le tarif d’achat accordé à ces installations permet d’obtenir un temps de retour sur investissement plus rapide.

Schéma_raccordement réseau_installation_photovoltaïque

Option 3: Systèmes autonomes

Il s’agit d’installations de production d’énergie qui doivent garantir une alimentation autonome (indépendante du réseau d’alimentation électrique) des appareils ou des habitations. L’énergie est produite et utilisée sur place afin d’alimenter les appareils de façon autosuffisante.


L’irradiation solaire moyenne en France


Energie reçue sur une surface orientée au sud et inclinée d’un angle égal à la latitude (49° à Paris, 43 ° à Nice) en kWh/m²/jour.

Carte de France irradiation solaire



Carte de France du gisement solaire


Exprimé en kWh/m²/an c’est la valeur de l’énergie du rayonnement solaire reçue sur une surface orientée au sud et inclinée d’un angle égal à la latitude.

Carte de France gisement solaire

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