Une centrale photovoltaïque est une centrale électrique qui convertit l'énergie solaire en électricité grâce à l'effet photovoltaïque. L'effet photovoltaïque se produit lorsque des photons de lumière, lors de l'impact sur un certain matériau, parviennent à déplacer un électron, ce qui génère un courant continu.
Une centrale photovoltaïque au sol est essentiellement constituée de modules photovoltaïques et d'un onduleur. Les panneaux photovoltaïques sont responsables de la transformation du rayonnement solaire. À son tour, l'onduleur convertit le courant continu en courant alternatif avec des caractéristiques similaires à celles du réseau électrique.
Dans ce type de système solaire, toute l'électricité produite est injectée dans le réseau de distribution électrique. Cette opération conduit à un meilleur rendement de l'installation car ainsi toute l'énergie générée est utilisée.
L’énergie photovoltaïque est considérée comme un type d'énergie propre car elle ne génère pas de gaz polluants. Donc, les fermes solaires mises en place pour produire de l’électricité sont des sources d’énergie renouvelable.
Comment fonctionne une centrale solaire photovoltaïque ?
Le fonctionnement de tous les équipements de l'usine est supervisé depuis la salle de contrôle. Dans la salle de contrôle, les informations sont reçues de la tour météorologique, de l'onduleur, des armoires de puissance, des centres de transformation, etc.
Le processus de transformation de l'énergie solaire photovoltaïque en électricité est le suivant :
1.- Conversion de l'énergie solaire en courant continu
Les cellules photovoltaïques sont l'élément de base d'une centrale photovoltaïque. Ceux-ci sont regroupés en panneaux photovoltaïques.
Les cellules photoélectriques sont chargées de capter le rayonnement du Soleil et de le transformer en énergie électrique. En général, ils sont composés de silicium qui est un matériau semi-conducteur qui facilite l'effet photoélectrique.
Lorsqu'un photon entre en collision avec une cellule solaire, un électron est libéré. Avec la somme de nombreux électrons libres, l'électricité est générée sous forme de courant continu.
La capacité de production d'électricité dépend de la météorologie (rayonnement, humidité, température...). En fonction de la situation météorologique de chaque instant, le rayonnement solaire que recevront les cellules photovoltaïques sera variable. Pour cette raison, une tour météorologique est construite dans la centrale solaire.
2.- Transformation du courant continu en courant alternatif
Les panneaux photovoltaïques génèrent du courant continu. Or, l'énergie électrique qui circule dans le réseau de transport le fait sous forme de courant alternatif. Pour cette raison, le courant continu doit être transformé en courant alternatif.
Tout d'abord, le courant continu des panneaux solaires est conduit à une armoire à courant continu. Dans cette armoire le courant est transformé en courant alternatif au moyen d'un onduleur de courant. Le courant est ensuite transporté vers une armoire à courant alternatif.
3.- Transport et fourniture d'électricité
Le courant qui atteint l'armoire AC n'est pas encore prêt à être fourni au réseau électrique.
Pour cette raison, l'énergie électrique produite transite par un centre de transformation où elle est adaptée aux conditions d'intensité et de tension des lignes de transport pour une utilisation dans les centres de consommation.
Types de centrales photovoltaïques
Il existe plusieurs types de centrales photovoltaïques, qui varient selon leur taille, leur configuration et leur application. Voici quelques-uns des types les plus courants :
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Centrales photovoltaïques à grande échelle : Il s'agit de grandes installations de production d'énergie solaire conçues pour produire une quantité importante d'électricité. Ils peuvent occuper de grandes surfaces, comme des parcs solaires au sol ou sur des structures surélevées. Ces centrales ont généralement une capacité de plusieurs mégawatts (MW) voire gigawatts (GW).
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Centrales photovoltaïques flottantes : Ces centrales sont installées sur des plans d'eau, tels que des réservoirs, des lacs ou des étangs. Les panneaux photovoltaïques flottent à la surface de l'eau, ce qui contribue à réduire l'évaporation de l'eau et améliore l'efficacité des panneaux grâce au refroidissement naturel apporté par l'eau.
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Installations photovoltaïques sur les toits : ce type d'installation consiste à placer des panneaux photovoltaïques sur les toits des bâtiments résidentiels, commerciaux ou industriels. Ces installations peuvent être de petite ou moyenne taille et sont généralement destinées à fournir de l'énergie directement aux bâtiments eux-mêmes.
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Systèmes photovoltaïques distribués : Ces systèmes sont constitués de plusieurs panneaux photovoltaïques installés dans des habitations, des entreprises ou de petites installations industrielles. L'électricité produite est utilisée pour répondre à la demande d'énergie là où se trouve l'installation, et l'énergie excédentaire peut être injectée dans le réseau électrique.
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Centrales de suivi solaire : Ces centrales utilisent des systèmes de suivi solaire pour ajuster automatiquement l'orientation des panneaux tout au long de la journée afin de suivre la trajectoire du soleil. Cela permet une plus grande captation de la lumière du soleil et, par conséquent, une plus grande production d'électricité par rapport aux systèmes fixes.
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Systèmes photovoltaïques hybrides : Ces systèmes combinent des panneaux photovoltaïques avec d'autres sources d'énergie, telles que des éoliennes ou des générateurs diesel. L'intégration de diverses sources permet un approvisionnement en électricité plus stable et plus fiable, en particulier dans les endroits où la disponibilité du soleil peut varier ou être limitée.
Les 5 plus grandes centrales solaires au monde
Vous trouverez ci-dessous un tableau avec les cinq centrales photovoltaïques les plus importantes au monde :
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Non. |
Nom de la plante |
Emplacement |
Capacité (MW) |
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1 |
Bhadla, Rajasthan, Inde |
2 245 |
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2 |
Parque Solar Tengger Désert |
Intérieur de la Mongolie, Chine |
1 547 |
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3 |
Parc solaire Pavada |
Pavagada, Karnataka, Inde |
2 050 |
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4 |
Parque Solar Noor Abu Dhabi |
Abu Dhabi, Emirats Arabes Unis |
1 177 |
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5 |
Parc Solar Kurnool |
Kurnool, Andhra Pradesh, Inde |
1 000 |
La centrale photovoltaïque O'Mega1, en Provence (France), est la plus grande centrale photovoltaïque flottante d'Europe située sur une ancienne carrière.
Impact et Affectation sur l'environnement
Les centrales photovoltaïques sont une forme de production d'énergie renouvelable et ont généralement un impact environnemental moindre par rapport aux centrales électriques basées sur des combustibles fossiles.
Cependant, ils ne sont pas complètement sans impact et peuvent affecter l'environnement de différentes manières. Voici quelques trucs à prendre en compte:
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Utilisation du sol : Les installations à grande échelle nécessitent un espace considérable pour abriter les panneaux solaires. L'installation de ces plantes peut impliquer une déforestation ou une altération des habitats naturels, ce qui peut avoir un impact sur la biodiversité locale.
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Consommation d'eau : Certains systèmes de refroidissement peuvent nécessiter de l'eau pour maintenir l'efficacité des panneaux solaires.
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Fabrication et matériaux : La production de panneaux photovoltaïques nécessite l'utilisation de matériaux et d'énergie, et leur fabrication peut générer des émissions de gaz à effet de serre et d'autres polluants. De plus, certains matériaux utilisés dans les panneaux, comme le silicium, proviennent de minéraux qui nécessitent des processus d'extraction intensifs.
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Déchets et recyclage : Les panneaux solaires ont une durée de vie limitée, et à la fin de leur vie utile, ils peuvent devenir des déchets électroniques.
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Impact sur la faune : Certaines installations photovoltaïques, notamment les grandes installations au sol, impliquent une modification du paysage et de la végétation qui peut représenter des risques pour la faune locale.