Tour d’horizon des panneaux solaires photovoltaïques
Introduction
Dans cet article, je vous expliquerai comment fonctionnent les panneaux photovoltaïques et je vous dresserai une liste des avantages et inconvénients d’en installer chez soi.
Les panneaux solaires photovoltaïques
Ici on enfonce des portes ouvertes, mais c’est tout de même important de le rappeler: les panneaux solaires photovoltaïques (PV), plus communément appelés panneaux solaires, convertissent les rayons du soleil en électricité.
Il existe aussi d’autres types de panneaux solaires, comme les panneaux solaires thermiques (qui captent les rayons du soleil pour générer de la chaleur), et les panneaux solaires à concentration (qui, à l’aide de miroirs, concentrent les rayons du soleil afin de générer de l’électricité), mais nous nous concentrons aujourd’hui sur les panneaux solaires photovoltaïques (PV).
🔬 A la base de tous les PV, on trouve du silicium, un élément chimique très abondant dans la croûte terrestre mais dont le raffinage est très complexe et consommateur d’énergie et de produits chimiques.
Comment choisir un PV
En fonction des matériaux utilisés plus ou moins conducteurs d’électricité, des types de PV (monocristallins ou polycristallins), les panneaux solaires ont une puissance et une efficacité variable. Les panneaux solaires monocristallins, isus du même cristal de silicium, ont par exemple un rendement plus élevé que les polycristallins.
On exprime généralement la puissance électrique maximale pouvant être produite par le panneau en watts-crête (Wc). Cette puissance doit être calculée dans des conditions de tests standards (STC pour Standard Test Conditions), pour permettre au consommateur de comparer une puissance à une autre avec les mêmes conditions.
📖 Les conditions de tests standards correspondent à un ensoleillement de 1000 W / m², 25 °C de température du PV, une position perpendiculaire des panneaux par rapport au soleil et une répartition spectrale du rayonnement dite AM 1.5.
Une autre caractéristique importante du PV est évidemment sa taille. Un PV d’une puissance aux conditions STC de 400 Wc de 3 m² n’a pas la même efficacité qu’un PV avec la même puissance mais qui fait 2 m². Heureusement, le rendement surfacique permet de calculer son efficacité à taille égale.
📊 Rendement surfacique (W/m^2) = Puissance-crête (Wc) / Surface du panneau (m^2), qui peut aussi qui peut être exprimé en pourcentage en divisant par l’irradiation solaire aux conditions STC, soit 1000. Un rendement surfacique de 201,35 W / m² correspond à 20,14%.
Prix d’un PV
Ici il est important de distinguer plusieurs éléments. Le prix du panneau solaire seul, le prix des autres éléments permettant de raccorder les PV à votre foyer, et le prix de l’installation.
☝🏻 Parmi les éléments essentiels pour raccorder votre panneau solaire à votre foyer, il faut un onduleur. L’onduleur transforme le courant continu qui est généré par vos panneaux solaires en courant alternatif, celui utilisé par le réseau et par vos appareils électriques.
Nous nous concentrons dans cet article sur le prix du panneau seul, on abordera dans un article suivant l’ensemble des coûts à prendre en compte pour une installation solaire complète.
La bonne nouvelle, c’est que les prix ont énormément baissé, particulièrement sur les 10 dernières années où ils ont presque été divisés par 5. Cette baisse est principalement portée par les acteurs chinois, qui sont présents sur toute la chaîne de valeur de la fabrication d’un PV (affinage du silicium, fonte, transformation en cellules, assemblages en panneaux, etc).
A la date ou j’écris cet article, le 11 avril 2024 (les prix varient tellement vite que je préfère préciser), on peut s’attendre à débourser entre 0,3€ et 1€ le Wc, soit entre 120€ et 400€ pour un PV de 400 Wc aux conditions STC.
💸 En parallèle de cette baisse drastique des prix, on constate une hausse significative du rendement des PV, rendant donc l’investissement dans des panneaux solaires de plus en plus rentable.
Avantages et inconvénients
Les panneaux solaires vous permettent de réduire vos factures d’électricité. A l’heure où les tarifs ont augmentés de plus de 50% pour les consommateurs entre 2021 et 2024, les économies réalisées avec des PV deviennent non négligeables, d’autant plus que l’investissement de départ a été lui aussi fortement réduit.
Par ailleurs une fois installés les PV ne nécessitent que très peu d’entretien (un nettoyage régulier pour enlever la poussière accumulée permet de maximiser leur performance), et ont une durabilité relativement élevée (certains installateurs proposent même des garanties sur 30 ans).
Le principal inconvenient d’un panneau solaire est son caractère intermittent. le PV ne génère de l’électricité qu’en journée, et son rendement est fonction de l’ensoleillement et de son angle d’exposition au soleil. Sauf que généralement nous consommons de l’électricité le matin ou le soir, et que l’électricité ne se stocke pas naturellement.
Heureusement, plusieurs solutions existent pour optimiser son installation solaire; en voici quelques unes:
- Revendre son surplus d’électricité au réseau (la tarif est moitié moins cher que le prix de l’électricité, et l’installation doit être validé auparavant par un organisme spécialisé);
- Organiser son foyer pour consommer l’électricité en journée (programmer son lave-linge et son lave-vaisselle pour qu’ils se lancent en journée, installer un routeur pour réorienter le surplus d’électricité vers la résistance de votre chauffe-eau par exemple).
- Installer une batterie de stockage stationnaire, qui comme son nom l’indique, va stocker l’excédent d’électricité généré par vos panneaux pour le distribuer lorsque vous en avez besoin.
Introduction
Dans cet article, je vous expliquerai comment fonctionnent les panneaux photovoltaïques et je vous dresserai une liste des avantages et inconvénients d’en installer chez soi.
Les panneaux solaires photovoltaïques
Ici on enfonce des portes ouvertes, mais c’est tout de même important de le rappeler: les panneaux solaires photovoltaïques (PV), plus communément appelés panneaux solaires, convertissent les rayons du soleil en électricité.
Il existe aussi d’autres types de panneaux solaires, comme les panneaux solaires thermiques (qui captent les rayons du soleil pour générer de la chaleur), et les panneaux solaires à concentration (qui, à l’aide de miroirs, concentrent les rayons du soleil afin de générer de l’électricité), mais nous nous concentrons aujourd’hui sur les panneaux solaires photovoltaïques (PV).
🔬 A la base de tous les PV, on trouve du silicium, un élément chimique très abondant dans la croûte terrestre mais dont le raffinage est très complexe et consommateur d’énergie et de produits chimiques.
Comment choisir un PV
En fonction des matériaux utilisés plus ou moins conducteurs d’électricité, des types de PV (monocristallins ou polycristallins), les panneaux solaires ont une puissance et une efficacité variable. Les panneaux solaires monocristallins, isus du même cristal de silicium, ont par exemple un rendement plus élevé que les polycristallins.
On exprime généralement la puissance électrique maximale pouvant être produite par le panneau en watts-crête (Wc). Cette puissance doit être calculée dans des conditions de tests standards (STC pour Standard Test Conditions), pour permettre au consommateur de comparer une puissance à une autre avec les mêmes conditions.
📖 Les conditions de tests standards correspondent à un ensoleillement de 1000 W / m², 25 °C de température du PV, une position perpendiculaire des panneaux par rapport au soleil et une répartition spectrale du rayonnement dite AM 1.5.
Une autre caractéristique importante du PV est évidemment sa taille. Un PV d’une puissance aux conditions STC de 400 Wc de 3 m² n’a pas la même efficacité qu’un PV avec la même puissance mais qui fait 2 m². Heureusement, le rendement surfacique permet de calculer son efficacité à taille égale.
📊 Rendement surfacique (W/m^2) = Puissance-crête (Wc) / Surface du panneau (m^2), qui peut aussi qui peut être exprimé en pourcentage en divisant par l’irradiation solaire aux conditions STC, soit 1000. Un rendement surfacique de 201,35 W / m² correspond à 20,14%.
Prix d’un PV
Ici il est important de distinguer plusieurs éléments. Le prix du panneau solaire seul, le prix des autres éléments permettant de raccorder les PV à votre foyer, et le prix de l’installation.
☝🏻 Parmi les éléments essentiels pour raccorder votre panneau solaire à votre foyer, il faut un onduleur. L’onduleur transforme le courant continu qui est généré par vos panneaux solaires en courant alternatif, celui utilisé par le réseau et par vos appareils électriques.
Nous nous concentrons dans cet article sur le prix du panneau seul, on abordera dans un article suivant l’ensemble des coûts à prendre en compte pour une installation solaire complète.
La bonne nouvelle, c’est que les prix ont énormément baissé, particulièrement sur les 10 dernières années où ils ont presque été divisés par 5. Cette baisse est principalement portée par les acteurs chinois, qui sont présents sur toute la chaîne de valeur de la fabrication d’un PV (affinage du silicium, fonte, transformation en cellules, assemblages en panneaux, etc).
A la date ou j’écris cet article, le 11 avril 2024 (les prix varient tellement vite que je préfère préciser), on peut s’attendre à débourser entre 0,3€ et 1€ le Wc, soit entre 120€ et 400€ pour un PV de 400 Wc aux conditions STC.
💸 En parallèle de cette baisse drastique des prix, on constate une hausse significative du rendement des PV, rendant donc l’investissement dans des panneaux solaires de plus en plus rentable.
Avantages et inconvénients
Les panneaux solaires vous permettent de réduire vos factures d’électricité. A l’heure où les tarifs ont augmentés de plus de 50% pour les consommateurs entre 2021 et 2024, les économies réalisées avec des PV deviennent non négligeables, d’autant plus que l’investissement de départ a été lui aussi fortement réduit.
Par ailleurs une fois installés les PV ne nécessitent que très peu d’entretien (un nettoyage régulier pour enlever la poussière accumulée permet de maximiser leur performance), et ont une durabilité relativement élevée (certains installateurs proposent même des garanties sur 30 ans).
Le principal inconvenient d’un panneau solaire est son caractère intermittent. le PV ne génère de l’électricité qu’en journée, et son rendement est fonction de l’ensoleillement et de son angle d’exposition au soleil. Sauf que généralement nous consommons de l’électricité le matin ou le soir, et que l’électricité ne se stocke pas naturellement.
Heureusement, plusieurs solutions existent pour optimiser son installation solaire; en voici quelques unes:
- Revendre son surplus d’électricité au réseau (la tarif est moitié moins cher que le prix de l’électricité, et l’installation doit être validé auparavant par un organisme spécialisé);
- Organiser son foyer pour consommer l’électricité en journée (programmer son lave-linge et son lave-vaisselle pour qu’ils se lancent en journée, installer un routeur pour réorienter le surplus d’électricité vers la résistance de votre chauffe-eau par exemple).
- Installer une batterie de stockage stationnaire, qui comme son nom l’indique, va stocker l’excédent d’électricité généré par vos panneaux pour le distribuer lorsque vous en avez besoin.
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Grâce à l’installation combinée d’une centrale solaire au sol, d’une borne de recharge pour véhicules électriques et d’une armoire de stockage stationnaire Battwoo, l’aéroclub réduit sa facture énergétique, gagne en autonomie, et permet à ses adhérents de recharger leur véhicule gratuitement pendant qu’ils sont au club
Le projet
Le président de l’aéroclub Arc, a souhaité mettre en place un projet solaire complet et cohérent comprenant, une centrale solaire au sol de 13.5kWc qui à été installé par l’un de nos partenaires ATY Solar ; une armoire de stockage stationnaire Battwoo de 35kWh, ainsi qu’une borne de recharge pour véhicule électriques WattPark de 22kW.
Cette installation permet de capter l’énergie solaire, de la stocker, et de l’utiliser intelligemment pour alimenter le site ou recharger des véhicules électriques.
Battwoo a installé une armoire de stockage stationnaire d’une capacité de 35 kWh et d’une puissance de 23kW.
Cette batterie joue un rôle clé : elle stocke l’électricité solaire excédentaire produite dans la journée pour la restituer quand la consommation excède la production solaire, notamment lors de la recharge de véhicules électriques.
Cas d'usage
Prenons l’exemple d’une Tesla Model 3 dotée d’une batterie de 75 kWh qui arrive sur site avec 20% de batterie restante.
Si l’unité de stockage Battwoo est chargée à 100% et que la production solaire est maximisée, 98% de la recharge sera assurée par l’installation, tandis que 2% s’effectuera sur le réseau.
Si l’aéroclub n’avait pas installé le système photovoltaïque avec batteries, il payerait environ 11€ pour la recharge (à un tarif de l’électricité à 0,19€ par kWh). Il réalise donc jusqu’à 11€ d’économies par recharge.
Par ailleurs, la borne lui permet de facturer les adhérents pour la recharge de leur véhicule. A un tarif raisonnable de 0,22€ par kWh, sur la recharge de la Tesla Model 3 de 20 à 100% il facturerait ainsi 13€.
Quels sont les bénéfices d’un tel projet ?
Les bénéfices pour l’aéroclub Arc sont nombreux et illustrent parfaitement l’intérêt de combiner production solaire, stockage et recharge de véhicules électriques. L’aéroclub réalise tout d’abord des économies directes sur sa facture d’électricité, car la majeure partie de l’énergie consommée est désormais produite et utilisée localement. En stockant le surplus d’électricité produite dans l’unité Battwoo, l’énergie solaire n’est plus perdue et peut être mobilisée au moment le plus opportun.
Enfin, en installant la borne de recharge le président de l’Aéroclub propose un nouveau service à ses clients, qu’il peut monétiser, tout en évitant d’augmenter sa consommation d’électricité grâce à l’unité Battwoo.
Maximisez la production énergétique de vos panneaux solaires
Dans cet article, nous allons explorer ensemble comment assurer un rendement maximal de ses panneaux solaires en s'assurant de leur bonne orientation, de leur bonne inclinaison et en évitant les zones d'ombre.
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L’orientation et le positionnement des panneaux solaires sont en effet essentiels pour optimiser leur rendement. L'efficacité énergétique d'un panneau solaire dépend largement de son exposition au soleil. L'objectif principal pour optimiser la performance des panneaux solaires est de faire en sorte que les rayons du soleil frappent les panneaux à un angle perpendiculaire (90 degrés), le plus longtemps possible dans l’année.
L’orientation
Dans l’hémisphère Nord, pour que vos panneaux captent les rayons du soleil le plus longtemps possible dans la journée, il faut les orienter vers le Sud.
🌅 En effet, dans l’hémisphère Nord, le soleil suit une trajectoire qui l'amène à être au Sud dans le ciel pendant les heures les plus ensoleillées de la journée. L'orientation des panneaux vers le Sud permet d'absorber un maximum de rayonnement solaire durant la journée. Par ailleurs, en orientant les panneaux vers le Sud, on assure une efficacité relativement stable et optimale tout au long de l'année, car le soleil est toujours dans la partie Sud du ciel, même s'il se déplace entre le Sud-Est et le Sud-Ouest au fil des saisons.
Orienter ses panneaux solaires à l’Ouest ou à l’Est est moins efficace, mais cela fonctionne et peut faire partie d’une stratégie pour produire de l’électricité en priorité le matin (Est) ou le soir (Ouest). En revanche, il faut absolument éviter l’orientation plein Nord.
L’inclinaison
La deuxième chose à faire, c’est de chercher l’angle d’inclinaison idéal, celui qui permet aux rayons du soleil d’irradier les panneaux solaires avec un angle le plus proche possible de 90 degrés, le plus longtemps possible dans l’année.
Les rayons du soleil irradient la surface de la terre avec un angle qui varie en fonction des saisons:
- Aux équinoxes de printemps et d’automne, les rayons solaires sont perpendiculaires à l'équateur, la puissance radiative solaire est maximale à l'équateur;
- Au solstice d'été, les rayons solaires sont perpendiculaires au tropique du Cancer;
- Au solstice d'hiver, les rayons solaires sont perpendiculaires au tropique du Capricorne.
Comment déterminer l’angle idéal d’inclinaison en fonction de sa localisation ? En simplifiant, on peut considérer que pour optimiser son installation tout au long de l’année il suffit de corriger l’angle de latitude dans laquelle on se trouve pour que les panneaux aient le même angle par rapport au soleil qu’à l’équateur.
🌐 La latitude est une mesure géographique utilisée pour déterminer la position Nord ou Sud d'un point sur la Terre par rapport à l'équateur. La latitude est exprimée en degrés (°), allant de 0° à l'équateur jusqu'à 90° au pôle Nord et -90° au pôle Sud. L'angle de latitude est l'angle entre l'équateur et une ligne imaginaire qui va du centre de la Terre au point sur la surface.
Exemple: Paris est situé à un angle de latitude de 48° Nord. pour maximiser son installation solaire, un parisien doit poser ses panneaux à un angle de 48° sur le sol, orienté plein Sud. Ses panneaux solaires auront ainsi la même inclinaison que s’ils étaient posés sur le sol au niveau de l’équateur.