Fonctionnement panneau solaire - 5 minutes pour tout comprendre

Le fonctionnement des panneaux solaires en bref

Un panneau solaire est capable de convertir une partie du rayonnement solaire en électricité. 

Lorsque la lumière frappe la surface d’un panneau solaire, les cellules photovoltaïques réagissent en libérant des électrons : un courant électrique continu se crée.

Le courant continu n’est pas utilisable en l’état. C’est pourquoi un onduleur transforme le courant continu en courant alternatif.

Ce courant alternatif est acheminé à votre tableau électrique pour être : 

• Consommé par votre maison ;
• Et/ou revendu sur le réseau ;
• Ou stocké dans une batterie.

Notez que c’est votre compteur intelligent Linky qui permet de mesurer la quantité d’électricité injectée sur le réseau et ainsi être rémunéré pour la vente de votre électricité.

Fonctionnement des panneaux solaires photovoltaïques

Qu’est-ce qu’un panneau solaire photovoltaïque ? 

Un panneau solaire photovoltaïque est un dispositif mesurant environ 1 mètre de large sur 2 mètres de long.

Il est composé de différents éléments : 

• un cadre en aluminium ;
• deux couches protectrices de verre épais (on parle de technologie verre-verre) ;
• deux couches d’encapsulant en polymère pour protéger les cellules photovoltaïques ;
• des cellules photovoltaïques.

Ce sont les cellules photovoltaïques qui vont réagir à la lumière du soleil et produire un courant continu grâce à l’effet photovoltaïque découvert en 1839 par un Français, Alexandre-Edmond Becquerel.

Voyons cela.

Bon à savoir : 94,7% du poids d’un panneau est recyclable !

Comment une cellule photovoltaïque produit-elle de l’électricité ? 

Une cellule photovoltaïque produit de l’électricité grâce au rayonnement solaire :  

• direct : les rayons du soleil suivent un trajet direct jusqu’aux panneaux solaires et ne rencontrent pas d’obstacles.
• indirect (ou diffus) : le rayonnement est diffusé en passant à travers des nuages ou des particules atmosphériques.
• réfléchi : le rayonnement est réfléchi contre un obstacle tel que l’eau ou la neige avant de frapper les panneaux solaires.

Chacune cellule photovoltaïque est composée de silicium mono ou polycristallin, un matériau semi-conducteur.

En réagissant aux photons de la lumière du soleil, le silicium des cellules va libérer des électrons.

Ces derniers vont circuler dans la cellule puis dans le panneau pour créer un courant électrique continu.

Aujourd’hui, les panneaux solaires photovoltaïques les plus performants sont en mesure de convertir entre 18 et 24 % de l’énergie du soleil reçue en électricité. 

Le reste est transformé en chaleur et perdu (nous allons voir que les panneaux solaires hybrides récupèrent cette chaleur pour la valoriser).

Bon à savoir : un panneau solaire est généralement composé d’environ 60 cellules photovoltaïques. 

Quel est le rôle de l’onduleur ? 

Le courant produit par les panneaux solaires photovoltaïques est continu.

Pour être utilisable dans votre maison et/ou vendu sur le réseau, il doit être transformé en courant alternatif.

C’est le rôle de l’onduleur solaire.

Il existe plusieurs types d’onduleurs : 

• Les onduleurs de chaîne (ou centralisés) qui gèrent la transformation du courant pour toute votre installation
• Les micro-onduleurs : plus petits et plus chers, les micro-onduleurs sont recommandés en cas d’ombrage partiel sur votre toiture.
• Les onduleurs de chaîne avec optimiseurs de puissance. Concrètement, l’optimiseur permet retrouver un fonctionnement proche d’un ensemble de micro-onduleurs avec un onduleur centralisé.

Après être transformé en courant alternatif, le courant produit par les panneaux solaires est dirigé vers votre tableau électrique afin d’être : 

1. Redistribué dans votre maison pour alimenter vos appareils électriques (frigo, lave-linge, ampoules, etc.) ; 
2. Injecté sur le réseau électrique gratuitement ou contre rémunération ;
3. Ou stocké dans une batterie photovoltaïque si vous investissez dans ce matériel.

Fonctionnement des panneaux solaires hybrides

Nous avons vu que les panneaux photovoltaïques convertissent environ 20 % du rayonnement en électricité, ce qui est déjà beaucoup !

Le reste, c’est de la chaleur.

Pour éviter de perdre ce gisement précieux d’énergie, il existe des panneaux solaires hybrides, comme le SPRING de Dualsun.

Les panneaux solaires hybrides valorisent la chaleur en eau chaude sanitaire !

Concrètement, un échangeur thermique est fixé sur la face arrière du panneau solaire.

De l’eau circule dans cet échangeur et va chauffer grâce à la chaleur émise par les cellules photovoltaïques lorsqu’elles sont exposées au soleil. 

Les panneaux hybrides permettent donc d’éviter les pertes en chaleur d’un panneau photovoltaïque et valorisent ainsi l’ensemble de l’énergie incidente du soleil.

Par ailleurs, le rendement d’un panneau photovoltaïque diminue lorsque sa température augmente. Au contraire, le panneau hybride, lui, est constamment refroidi par une circulation d’eau en face arrière. 

Résultat :  un panneau solaire hybride produit jusqu’à 2 fois plus d’énergie qu’un panneau photovoltaïque classique.

En résumé :  

• la face avant produit de l’électricité comme tout panneau photovoltaïque.
• la face arrière récupère la chaleur habituellement perdue pour produire de l’eau chaude.

Autoconsommation ou revente de l’électricité : comment ça marche ?

Fonctionnement autoconsommation

Si vous désirez alimenter votre maison en énergie grâce à l’énergie solaire, vous pouvez opter pour l’autoconsommation, avec ou sans revente du surplus.

L’autoconsommation vise à utiliser l’électricité produite pour couvrir vos propres besoins. 

La production des panneaux photovoltaïques va directement alimenter les appareils électriques de votre maison. 

Les panneaux solaires hybrides Dualsun permettent une double autoconsommation en produisant à la fois l’électricité et l’eau chaude dont vous avez besoin.

Cette eau chauffée par énergie solaire est stockée dans le ballon d’eau chaude. Par la suite, elle peut être utilisée au sein du foyer comme de l’eau chaude classique. 

Les panneaux solaires hybrides peuvent aussi être raccordés à une piscine pour couvrir la consommation électrique de la pompe de filtration et réduire vos factures. 

Finalement, l’autoconsommation vous permet : 

• d’économiser jusqu’à 60 % sur vos factures d’énergie
• d’augmenter votre indépendance énergétique vis-à-vis du réseau public
• et de diminuer l’empreinte carbone de votre maison en l’alimentant avec de l’énergie renouvelable.

Afin de faire un maximum d’économies, il est recommandé de basculer un maximum de vos consommations électriques pendant la journée, lorsque les panneaux solaires produisent.

Dans le cas où la production des panneaux solaires est supérieure à la consommation de votre maison, vous produisez un surplus.

Ce surplus est injecté sur le réseau local et vendu à EDF Obligation d’Achat au tarif fixe de 13 c €/kWh pendant 20 ans.

Bon à savoir : il est également possible d’opter pour l’autoconsommation partielle. Dans ce cas, vous injectez le surplus gratuitement sur le réseau et ne touchez pas de revenu.

Fonctionnement vente totale

Le fonctionnement des panneaux solaires en vente totale est très simple.

L’intégralité de la production des panneaux solaires photovoltaïques est injectée et revendue sur le réseau.

Attention : les tarifs de vente sont différents de ceux en autoconsommation avec vente du surplus.

Voici les tarifs à jour actuellement en vigueur : 

Combien coûte une installation de panneaux solaires ?

Le prix moyen d’une installation de panneaux solaires photovoltaïques Dualsun en 2024 varie entre 8 000 et 20 000 € selon la puissance installée (aides déduites).

C’est un investissement important, mais rentable !

Prenons l’exemple d’une installation photovoltaïque à Lyon, et jugez par vous-même : 

Comment calculer le rendement d’un panneau solaire ?

Le rendement d’un panneau solaire, aussi appelé efficacité, est une mesure clé qui indique la capacité du panneau à convertir la lumière solaire en électricité. 

Exprimé en pourcentage, il reflète la proportion d’énergie solaire qui est transformée en énergie électrique par le panneau. 

Par exemple, un rendement de 20 % signifie que 20 % de l’énergie solaire reçue est convertie en électricité, tandis que le reste est perdu sous forme de chaleur ou réfléchie. 

Un rendement élevé est synonyme d’une meilleure performance et d’un retour sur investissement plus rapide, car il permet de générer plus d’électricité avec une surface de panneau solaire donnée. 

Dans la réalité des faits, ce rendement théorique est impacté par de nombreux facteurs : 

• technologie des cellules photovoltaïques : la technologie TOPCon par exemple est aujourd’hui la plus performante ;
• orientation et inclinaison du toit ;
• ensoleillement de la région ;
• température extérieure ;
• etc.

C’est pourquoi il est très complexe de calculer soi-même le rendement effectif des panneaux solaires et l’impact sur la rentabilité d’un projet solaire.

C’est pourquoi Dualsun a créé un simulateur solaire reposant sur un moteur de calcul très complexe.

Il vous permet de simuler le rendement, la production, les économies ou encore la rentabilité d’une installation solaire sur votre toiture, avec vos conditions.

En plus, c’est le seul simulateur capable de fournir des résultats pour une installation solaire hybride !

Quelle est la durée de vie d’un panneau solaire ?

Aujourd’hui, la durée de vie des meilleurs panneaux solaires sur le marché dépasse 40 ans.

La plupart des fabricants garantissent que les panneaux solaires conserveront une performance d’environ 80 % de leur capacité initiale après 25 ans. 

Chez Dualsun, nous allons plus loin et garantissons la performance de nos derniers panneaux solaires photovoltaïques pendant 30 ans !

Bon à savoir : la durée de vie est différente de la durée de garantie. Une fois la garantie des panneaux solaires expirée, ils continuent à produire de l’énergie !

La batterie est-elle obligatoire ? 

Non, la batterie solaire n’est pas obligatoire. Et ça tombe bien, car elle peut coûter (très) cher !

Lorsque vous produisez plus d’électricité que vous n’en consommez, vous créez un surplus.

Ce surplus est stocké dans la batterie solaire. 

Lorsque votre production est inférieure à votre consommation (le soir ou la nuit par exemple), votre batterie restitue l’électricité stockée.

Une fois la batterie épuisée, vous consommez l’électricité du réseau électrique comme vous le faites aujourd’hui.

Bon à savoir : un régulateur de charge permet à votre installation de protéger la batterie contre les surcharges.

Yann de Dualsun

Rédacteur expert

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