Recueillir l'énergie du soleil

Depuis plus de 4 milliards d'années, le soleil nourrit la terre de ses rayons pour lui apporter lumière et chaleur, indispensables à la vie. Ce rayonnement (les photons) est produit par la fusion nucléaire à l'intérieur du soleil. Lorsqu'un photon rencontre un atome de silicium, ses électrons sont projetés de leur trajectoire, ce qui crée une charge électrique. À travers ce processus, le rayonnement est transformé directement en énergie électrique. C'est ce que l'on appelle l'effet photovoltaïque. En Allemagne, environ 1 000 kWh d'énergie solaire peuvent être produits par m². Cela correspond à la valeur énergétique de 100 litres de fioul.

Comment marche le photovoltaïque

Technologie du système

Un système photovoltaïque peut être connecté au réseau, grâce à un opérateur de réseau, et injecter de l'énergie dans le réseau public (installation raccordée) ou bien être autonome (installation isolée). Un système photovoltaïque est composé des éléments suivants :

  • Des modules solaires (raccordement de plusieurs cellules solaires)
  • Un onduleur
  • Un système de montage (support)
  • Une batterie pour les installations isolées

 

En général, un système photovoltaïque est installé sur des toitures-terrasses, des toitures en pente, est intégré à la façade d'un bâtiment ou installé en plein champ. Pour obtenir un rendement optimal, il est indispensable d'opter pour une orientation de l'installation vers le Sud, sans ombrage et pour un angle d'inclinaison de 25 - 35 degrés (en Allemagne). Si toutefois une orientation vers le Sud était impossible, un changement de l'angle d'inclinaison peut tout de même apporter de bons rendements.

Technologie des modules

Un module solaire est composé de cellules solaires connectées électriquement. Dans un module, toutes les cellules sont soudées en rangée pour former une chaîne de cellules interconnectées. Les chaînes de cellules sont ensuite connectées aux plaques de cellules par des diodes et laminées entre du verre, un film EVA et un film Tedlar. Un cadre en aluminium ceinture l'ensemble des modules. Il existe trois sortes de modules :

  • Les cellules solaires monocristallines : elles sont découpées en fines tranches (wafers) dans une barre de silicium étirée dont la surface en cristal est régulière (monocristal). Elles ont une couleur bleu foncée avec des teintes de noir.
  • Les cellules solaires polycristallines : on les découpe dans un bloc de silicium moulé. Les cellules polycristallines sont d'un bleu étincelant.
  • Les cellules solaires à couche mince : ces cellules très fines sont assemblées sur une structure porteuse. Les modules à couche mince sont moins coûteux à produire et peuvent l'être en plus grande quantité par rapport aux modules cristallins, mais présente un rendement plus faible.

 

En règle générale, les cellules monocristallines sont plus performantes, mais également plus chères à produire.

Onduleurs

L'onduleur convertit le courant direct (DC) produit par les modules solaires en courant alternatif (AC), qui est ensuite réinjecté dans le réseau. En fonction du modèle, une ou plusieurs chaînes de modules peuvent être connectées à un onduleur string. Les systèmes de contrôle de l'installation (communication des données) surveillent la puissance produite, la consommation d'énergie et la quantité d'électricité réinjectée dans le réseau.