Fonctionnement des Panneaux solaires [Guide]

Nous savons tous que les panneaux solaires tirent leur énergie du soleil.

Cependant, peu connaissent leur fonctionnement en détail.

C’est pourquoi nous détaillons dans ce guide, de façon abordable et pratique, le fonctionnement d’un panneau solaire.

Ceci vous permettra de mieux appréhender le phénomène.

Chez DualSun, nous voulons que nos clients comprennent vraiment le fonctionnement et l’usage qu’ils peuvent tirer des panneaux solaires.

De cette façon, vous êtes certains que votre achat correspond votre besoin.

C’est parti ⏬

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1. Le rayonnement solaire
2. Les différents types de panneaux solaires
3. Comment les panneaux solaires photovoltaïques fonctionnent et génèrent de l’électricité ?
4. Comment fonctionne un panneau solaire thermique ?
5. Comment fonctionne un panneau solaire hybride ?
6. Les autres parties d’une installation solaire 
7. Qu’est-ce qu’un onduleur et quel est son rôle ?
8. Comment mesure-t-on le rendement ?
9. Comment les panneaux fonctionnent-ils pour une maison ?

L’élément central de l’énergie photovoltaïque est ce qu’on appelle le rayonnement solaire.

C’est lui qui initie le fonctionnement du système.

Il en existe trois sortes.

1️⃣ Le premier est le rayonnement direct.
Celui-ci est le plus simple à comprendre.
Les rayons du soleil suivent un trajet direct jusqu’aux panneaux solaires et ne rencontrent pas d’obstacles.

2️⃣ Ensuite, il y a que ce qu’on appelle le rayonnement indirect.
Ce rayonnement est indirect, car il est diffusé en passant à travers des nuages ou des particules atmosphériques.

3️⃣ Enfin, le troisième type est le rayonnement réfléchi.
Celui-ci est réfléchi contre un obstacle tel que l’eau ou la neige avant de frapper les panneaux solaires.

Le fait essentiel est qu’un panneau solaire en fonctionnement utilise ces trois types de rayonnement.

Il faut tous les prendre en compte lors du calcul.

Des modélisations des différentes typologies de ciel existent afin d’intégrer cette complexité.

Notre simulateur solaire MyDualSun en utilise pour prédire la production des panneaux DualSun !

Il existe plusieurs types de panneaux.

Chacun possède ses points forts et surtout, chacun répond à un besoin particulier.

1️⃣ Le premier type est le bien connu panneau photovoltaïque.
Ce dernier est celui qui vient à l’esprit de beaucoup de gens lorsque l’on évoque les panneaux solaires.
Il produit de l’électricité.

2️⃣ Ensuite, il existe le panneau thermique qui fonctionne d’une manière différente.
Il produit de l’eau chaude.
Il est plus souvent utilisé pour chauffer l’eau d’une maison.

3️⃣ Enfin, le plus méconnu est le panneau hybride.
Il tire son nom de sa polyvalence.
En effet, il possède la particularité de conjuguer les avantages du photovoltaïque et du thermique.
Ceci a pour effet de maximiser son rendement.

Ce type de panneau exploite ce qu’on appelle l’effet photoélectrique.

Celui-ci se manifeste lorsque certains matériaux sont frappés par la lumière.

Lorsque cela arrive, ils libèrent des électrons.

Un panneau solaire photovoltaïque est composé d’un certain nombre de cellules de silicium.

Généralement, 60 à 62 de ces cellules sont assemblées pour constituer un panneau.

Le panneau est constitué de deux couches.

Celles-ci sont reliées entre elles par des fils conducteurs.

La couche du dessus possède un surplus d’électrons tandis que celle du dessous possède au contraire un déficit d’électrons.

❓ Quelle est la nécessité de ces deux couches ?

Pour créer ce qu’on appelle une différence de potentiel.

C’est cela qui permet la création d’un courant électrique.

Ce phénomène bien connu est notamment observé sur les piles.

Concrètement, la lumière constituée de photons va frapper le panneau.

C’est à ce moment que se produit l’effet photo-électrique.

Les électrons relâchés lors de l’impact vont traverser les couches et produire du courant électrique.

Seule en moyenne 20 % de l’énergie du soleil est convertie en électricité avec ce type de panneaux, le reste est transformé en chaleur et perdu.

Le type de cellules photovoltaïques peut varier d’un panneau solaire à l’autre.

Ces différences dépendent de la qualité du silicium employé lors de leur fabrication.

Il faut donc être vigilant, car les écarts de rendement sont importants.

• Les cellules de silicium monocristallin sont les plus onéreuses.
  Ce sont aussi celles qui possèdent le meilleur rendement.
  Celui-ci se situe entre 18 et 24 %.
• Ensuite, les cellules de silicium polycristallin.
  Leur rendement comme leur coût sont inférieurs.
  Il va de 14 à 18 %.
• Enfin, les cellules de silicium amorphe.
  Ce sont celles qui possèdent le rendement le moins bon.
  Il se situe entre 5 et 7 %.
  Bien entendu, ce sont les cellules les moins chères.

Pour avoir plus d’informations à ce sujet, n’hésitez pas à consulter notre article sur le rendement des panneaux solaires.

Vous pourrez y lire une explication complète relative à ce sujet.

Vous avez aussi cet article : Panneau solaire monocristallin ou polycristallin ? Notre avis

Nous avons vu comment fonctionnent les panneaux solaires photovoltaïques.

Penchons-nous maintenant sur les capteurs solaires thermiques.

Tandis que les panneaux photovoltaïques transforment la lumière du soleil en électricité, les panneaux solaires thermiques quant à eux la transforment en chaleur.

Par conséquent, leur usage répond surtout à des besoins en eau chaude sanitaire.

Ils sont aussi utilisés pour des systèmes de chauffage tel que le chauffage solaire.

Un plancher chauffant, par exemple, peut tirer avantage de ce type d’installation.

Voyons comment un panneau solaire thermique fonctionne.

En premier lieu, la lumière passe à travers des capteurs plans vitrés.

Ensuite, elle touche ce qu’on appelle un absorbeur.

Le pourcentage de lumière absorbée est alors de 80 à 90 %.

Les rayons qui ont touché l’absorbeur sont transformés en chaleur.

Si l’absorbeur capte si bien la chaleur du soleil, c’est qu’il est sombre.

❓ Vous vous demandez peut-être comment cette chaleur ainsi produite est utilisée ?

Elle est transmise à un liquide caloporteur (qui transporte la chaleur) par l’absorbeur.

Ceci est possible grâce à un effet de conduction dans le panneau.

Pour que l’effet de conduction du fluide caloporteur se déroule sans perte, il est nécessaire d’installer un isolant.

Ceci permet d’éviter la perte d’énergie par contact avec l’air extérieur.

L’intérêt majeur des panneaux solaires hybrides tels que ceux proposés par DualSun, c’est qu’ils ajoutent un système thermique à un système photovoltaïque.

Un panneau solaire hybride conjugue donc les deux technologies.

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.

La conséquence de cette différence de fonctionnement est un rendement photovoltaïque accru de l’hybride par rapport à un panneau photovoltaïque simple.

Ceci est possible grâce à un échangeur thermique.

De l’eau circule dans cet échangeur.

Cette eau va chauffer grâce à la chaleur qu’émettent les cellules photovoltaïques.

Les panneaux hybrides permettent donc d’éviter les pertes en chaleur d’un panneau photovoltaïque.

Ils valorisent ainsi l’ensemble de l’énergie incidente du soleil.

En résumé, la face avant produit de l’électricité comme tout panneau photovoltaïque.

Au-dessous, la chaleur, habituellement perdue, est ici conservée grâce au système thermique.

Le panneau hybride produit donc à la fois de l’électricité et de l’eau chaude pour la maison.

Il possède un rendement supérieur à un panneau photovoltaïque et permet une plus grande autonomie.

Un panneau solaire photovoltaïque fonctionne au sein d’un système.

En effet, si les panneaux solaires produisent de l’électricité ou de la chaleur, il faut encore l’acheminer et la stocker vers le point de consommation.

Dans le cas d’une installation thermique, la chaleur se retrouve dans le ballon de stockage.

L’énergie thermique se stocke facilement contrairement à l’énergie électrique.

Les batteries sont un sujet complexe.

C’est pourquoi nous avons créé un guide sur les batteries pour vous permettre d’en savoir plus.

➡️ Guide : la batterie pour panneau solaire

Si l’installation est constituée de panneaux solaires photovoltaïques, alors l’électricité produite doit être adaptée au réseau électrique du foyer.

Celui-ci fonctionne en courant alternatif alors que le courant produit est du courant continu.

Par conséquent, un onduleur est nécessaire.

Cet appareil va convertir le courant continu produit par les panneaux en courant alternatif.

Le courant ainsi modifié sera ensuite utilisable par la maison.

Il existe différents types d’onduleurs :

• onduleur centralisé
• micro-onduleur
• onduleur avec optimiseur.

L’onduleur centralisé est un onduleur de grande puissance.

Tous les panneaux seront reliés à celui-ci.

C’est plus économique, mais plus risqué, car un seul onduleur prend en charge la totalité des panneaux qui sont branchés en série.

Dans le cas du micro-onduleur au contraire, chaque panneau ou duo de panneaux est relié à son micro-onduleur.

Ceci permet d’optimiser la production, car si un micro-onduleur tombe en panne, ce n’est pas toute l’installation qui en pâtit.

Enfin, un onduleur avec optimiseur est un onduleur classique auquel on a ajouté un optimiseur.

Concrètement, l’optimiseur permet retrouver un fonctionnement proche d’un ensemble de micro-onduleurs avec un onduleur centralisé.

➡️ Onduleur panneau solaire | 6 choses à savoir 

Le rendement d’une installation photovoltaïque dépend d’un grand nombre de facteurs.

En effet, doivent être pris en compte notamment le type et le modèle de panneaux utilisé, les ombrages, l’orientation de la toiture ainsi que l’ensoleillement de la région.

➡️ Nous avons réalisé un Guide sur le rendement et la production, que nous vous invitons à consulter.

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, ou la vente totale de l’électricité produite.

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

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

C’est le modèle qui se développe fortement actuellement en France.

L’autoconsommation vous permet de faire des économies sur vos factures, d’augmenter votre indépendance énergétique vis-à-vis du réseau public, et de diminuer l’empreinte carbone de votre maison en l’alimentant de façon renouvelable.

Afin d’être maximisée, elle nécessite cependant une synchronisation entre les périodes de forte production solaire, en journée, et les périodes de consommation.

Il peut donc être nécessaire d’adapter ses comportements.

Par exemple faire tourner sa machine ou son lave-vaisselle l’après-midi.

Des outils de domotique permettent de programmer ses comportements.

En autoconsommation, vous pouvez choisir de ne pas raccorder votre installation au réseau.

Vous êtes alors en autoconsommation dite « totale ».

Vous pouvez également choisir de raccorder votre installation au réseau et de revendre le surplus d’énergie que vous ne consommez pas dans votre maison.

Le tarif actuel de revente du surplus est de 10 c €/kWh selon un contrat passé sur 20 ans avec EDF.

Il faut néanmoins souscrire un abonnement annuel de 9 € pour pouvoir bénéficier de ce tarif.

Enfin, le contrat de vente totale signifie que la totalité de l’énergie issue de l’installation solaire sera revendue.

➡️ Consultez notre article : le tarif de rachat photovoltaïque 

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

L’électricité produite par les cellules photovoltaïques du panneau DualSun permet d’alimenter en électricité les équipements de la maison tels que vos appareils ou vos luminaires.

Vous êtes ainsi moins dépendant de la production d’énergie traditionnelle.

De plus, votre énergie est produite localement et vous réduisez vos factures d’électricité.

Mais, les panneaux hybrides produisent aussi de l’eau chaude.

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.

Vous prenez des douches chauffées au soleil et faîtes ainsi également des économies sur votre consommation d’eau chaude !

Enfin, les panneaux s’ils sont raccordés à une piscine peuvent vous apporter plusieurs avantages.

D’une part, ils pourront couvrir la consommation électrique de la pompe de filtration et réduire vos factures.

D’autre part, vous bénéficierez d’un chauffage solaire gratuit grâce à l’eau chaude produite.

La double autoconsommation DualSun vous permet donc d’être plus autonomes en énergie et de faire plus d’économies qu’avec des panneaux solaires classiques.

➡️ Découvrez combien grâce à votre étude personnalisée sur notre simulateur solaire.

Pour poursuivre votre lecture, nous vous recommandons :

• Le Rendement et la Production d’un panneau solaire [Guide]
• Le recyclage des panneaux solaires
• Quelle inclinaison et quelle orientation du panneau solaire choisir ?

Questions fréquentes (FAQ)

• Comment fonctionnent les panneaux solaires ?

  Un panneau solaire photovoltaïque capte le rayonnement du solaire grâce aux cellules sur sa face avant. Ils produisent un courant continu qui est alors transformé en courant alternatif grâce à un onduleur. Ce courant alternatif peut alors être consommé par votre maison, et/ou vendu sur le réseau local. Il existe aussi des panneaux hybrides qui vous permettent de produire de l’eau chaude sanitaire en plus de l’électricité.

• Est-ce que les panneaux solaires fonctionnent sans soleil ?

  Un panneau solaire produit de l’énergie même lorsque le ciel est couvert. Eh oui, ce n’est parce qu’il  n’y a pas de soleil que le rayonnement est nul. Par contre, les panneaux solaires ne produisent plus d’électricité lorsqu’il fait nuit.