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Panneau solaire

Panneau solaire

Un panneau solaire est un élément des installations solaires. Par définition sa fonction est de profiter de l' énergie solaire. Il peut également être appelé module solaire.

Selon la définition de panneau solaire, il existe des panneaux solaires pour l' énergie photovoltaïque et pour l' énergie thermique. De cette façon, nous distinguons:

Dans les deux cas, son objectif est la production d'énergie à partir d'énergies renouvelables.

Le système solaire combiné est une installation solaire qui est associée à une autre source d'énergie qui prend le relais en cas de besoin. Il permet de produire de l'eau chaude sanitaire et couvrir les besoins de chauffage solaire.

Panneaux photovoltaïques

Le panneau photovoltaïque est conçu pour la production d'électricité. Ils sont utilisés pour les installations photovoltaïques. Les panneaux convertissent le rayonnement solaire en énergie électrique grâce à l'effet photovoltaïque.

Panneau solaire

Normalement, ce type de panneau solaire est en silicium. Il utilise l'énergie des photons présents dans la lumière pour faire exploser un électron du silicium. La somme de plusieurs électrons provoque un courant électrique.

Ces panneaux solaires génèrent de l'électricité sous forme de courant continu. Ils peuvent aller avec des convertisseurs de courant pour obtenir du courant alternatif.

Comment fonctionne un panneau photovoltaïque?

Un panneau photovoltaïque fonctionne grâce à l'effet photovoltaïque. Lorsqu'une cellule photovoltaïque reçoit la lumière du soleil, elle fait sauter un électron d'un materiel semi conducteur. La somme de ces électrons génère un courant électrique ou de l'électricité.

Matériaux utilisés

En général, les cellules solaires sont composées de silicium cristallin ou d'arséniure de gallium. Des cristaux d'arséniure de gallium sont créés pour ces utilisations. Les cristaux de silicium sont également produits pour la consommation par l'industrie de la microélectronique. 

Selon la configuration du silicium, les plaques photovoltaïques peuvent être:

  • Panneaux solaires polycristallins. Le silicium polycristallin a un taux de conversion plus faible, mais à un coût réduit.

  • Panneaux monocristallins.

  • Panneaux solaires à couches minces.

Technique de construction d'un panneau solaire

Une cellule en silicium de 6 cm exposée à une lumière directe de 1 AU peut produire un courant de 0,5 ampère à 0,5 volt. L'arséniure de gallium est encore plus efficace que le silicium.

Les kits de panneaux solaires peuvent produire de l'électricité pour des endroits isolés avec un bon éclairage.

Le verre est coupé en petits disques. Il est poli pour éliminer le danger de coupure. Des dopants sont insérés dans les disques. Des conducteurs métalliques sont déposés sur chaque surface: un petit connecteur sur la surface exposée au soleil et un connecteur de l'autre côté.

Les panneaux solaires sont construits avec ces cellules découpées dans des formes appropriées. Ils sont protégés contre les radiations et autres dommages en appliquant une couche de verre et cimentés sur un substrat (panneau rigide ou flexible).

Connexions électriques

Les connexions électriques sont effectuées en série parallèle pour déterminer la tension de sortie totale.

La couche de protection doit être un conducteur thermique. La cellule pénètre lorsqu'elle absorbe l'énergie infrarouge du soleil qui n'est pas convertie en énergie électrique. Puisque la chaleur des cellules réduit l'efficacité de fonctionnement, il est souhaitable de réduire cette chaleur.

Combien de cellules photovoltaïques possède un panneau solaire?

Un panneau solaire est un ensemble de cellules photovoltaïques. Bien que chaque cellule photovoltaïque fournisse peu d'énergie, un ensemble de cellules solaires peut générer suffisamment d'énergie pour être utile.

Pour recevoir le plus d'énergie, les panneaux solaires doivent être dirigés directement vers le soleil.

Les configurations de cellules solaires les plus courantes sont les suivantes

  • Panneaux solaires 36 cellules: Ce type de panneau est le plus compact du marché. Connectez 36 cellules solaires pour obtenir une tension de sortie de 12V. Recommandé dans les petites installations isolées.

  • Panneaux solaires 60 cellules. Il utilise 60 cellules solaires pour obtenir une tension de sortie supérieure à 24 V.

  • 72 panneaux solaires à cellules. Ce type de module photovoltaïque relie 72 cellules solaires pour obtenir une tension supérieure à 24V. Ils sont principalement utilisés dans les installations de connexion au réseau électrique.

Capteurs solaires, les panneaux de l' énergie solaire thermique

Les capteurs solaires font partie des installations d'énergie solaire thermique

Panneau solaireSelon la définition du capteur solaire, sa fonction est de profiter de l'énergie thermique du soleil pour chauffer un fluide caloporteur. Pour cela, les lois de la thermodynamique sont appliquées.

Les principales applications sont:

Ce type de panneau solaire fonctionne en faisant circuler un fluide à l'intérieur. Le panneau capte l'énergie thermique du soleil. Ce fluide est chauffé lors de sa circulation à l'intérieur du collecteur.

Types de capteurs solaires

Il existe différents types de capteurs solaires. Son utilisation dépend de l'application où il va être utilisé:

  • Collecteurs basse température: capteur solaire plat, capteur à tube sous vide.

  • Collecteurs haute température: concentrateurs de miroirs paraboliques solaires, miroirs plats (ou lentilles de Fresnel linéaires).

  • Collecteurs à très haute température. Parfois four solaire. Actuellement, il est fabriqué avec des champs de miroirs plats réglables.

Facteurs affectant l'efficacité des cellules photovoltaïques

Les caractéristiques structurelles des cellules solaires entraînent une diminution des performances des panneaux avec l'augmentation de la température.

La variation partielle du panneau provoque une baisse de la tension de sortie. Cette atténuation est due à des pertes dans l'élément éteint, qui commence à agir comme une charge parasite. Ce problème peut être éliminé en installant une dérivation dans chaque cellule photoélectrique du panneau.

Par temps nuageux, en l'absence de lumière directe du soleil, les panneaux qui utilisent des lentilles pour concentrer le rayonnement deviennent inefficaces. Dans ces cas, l'effet de l'objectif disparaît.

Des caractéristiques opérationnelles du panneau photovoltaïque, on peut voir que pour atteindre une efficacité maximale. Pour cela, la sélection correcte de la résistance de charge est requise.

Pour cette raison, les panneaux solaires photovoltaïques ne sont pas directement connectés à la charge. Ils utilisent un contrôleur pour contrôler les systèmes photovoltaïques. Le contrôleur assure un fonctionnement optimal des panneaux solaires photovoltaïques.

Quelle est la durée de vie des panneaux solaires?

La règle générale indique que la durée de vie utile d'un panneau solaire est de 25 ans. 

En règle générale, la puissance d'un panneau photovoltaïque est réduite de moins de 1% chaque année en raison de la dégradation de ses cellules photovoltaïques. Par conséquent, la puissance d'un panneau 25 ans plus tard dépassera 75%.

Les modules solaires actuels, dotés d'une meilleure technologie et de meilleures techniques de fabrication, ont une résistance encore meilleure.

Pour le silicium monocristallin, le taux de dégradation est inférieur à 0,5%. Pour les panneaux fabriqués avant 2000, et moins de 0,4% pour les panneaux fabriqués après 2000.

Cela signifie qu'un panneau fabriqué aujourd'hui devrait produire 92% de sa puissance d'origine après 20 ans.

Cependant, avec une maintenance appropriée, ces chiffres peuvent être améliorés.

Pourquoi les panneaux solaires se dégradent-ils?

La durée de vie d'un panneau solaire dépend de sa dégradation. La principale cause de dégradation d'un panneau solaire est la météo.

Les modules en silicium cristallin situés dans des climats extrêmes présentent des taux de dégradation plus élevés. Pour les climats très froids, les panneaux soumis à de forts vents et à des charges de neige sont ceux qui souffrent le plus.

En revanche, les panneaux dans des climats similaires installés sur une façade, éliminant la charge de neige, ont des taux de dégradation très faibles.

À l'autre extrême, les panneaux solaires dans les climats désertiques ont affiché une baisse importante de la production au fil du temps. Cette diminution est proche de 1% par an, principalement en raison des niveaux élevés d'exposition aux rayons ultraviolets.

Dans les climats plus tempérés (comme le nord des États-Unis), les panneaux avaient des taux de dégradation aussi faibles que 0,2% par an. Ces panneaux pourraient conserver 96% de leurs capacités de production après 20 ans.

Envisagez-vous d'acheter des panneaux solaires?

Avant de faire une installation de panneau solaire, vous devez vous poser les questions suivantes:

Avez-vous un toit pouvant supporter des panneaux solaires?

Vous pouvez avoir un toit ombragé pendant la majeure partie de la journée toute l'année. Dans ce cas, il se peut que vous ne disposiez pas d'une "fenêtre solaire" suffisamment favorable pour justifier les coûts des panneaux.

Si vous avez un toit avec un ensoleillement suffisant pour travailler, la structure devrait être bien.

Enfin, imaginez l'avenir de votre jardin. Si le toit n'est pas bouché maintenant, mais que vous venez de planter une matraque de chênes verts, vous pourriez avoir des ennuis quelques années plus tard.

Avez-vous fait tout votre possible pour améliorer votre efficacité?

La quantité d'énergie solaire dont vous avez besoin pour produire dépend de la quantité que vous utilisez. Commencez par un audit énergétique. Recherchez également les données d'efficacité avant de planifier.

Quel type d'énergie solaire a du sens?

Les deux technologies solaires dominantes parmi lesquelles choisir sont le photovoltaïque et l'énergie solaire thermique.

Un investissement solaire thermique peut convenir à:

  • Maisons à forte consommation de chauffage.

  • Maisons où le chauffage est cher.

Comment vous connectez-vous au réseau?

Les détails varient selon l'endroit où vous vivez.

Chaque fois que vous vous connectez à une entreprise de services publics, il y a beaucoup de logistique à résoudre. Devez-vous payer des frais? Combien de temps l'utilitaire prend-il pour devenir accro? Une fois connecté, comment et quand serez-vous crédité pour l'électricité que vous produisez?

Votre installateur est-il fiable?

Cela s'applique chaque fois que vous embauchez quelqu'un. L'énergie solaire allie la logistique d'un projet de rénovation domiciliaire aux risques de travaux électriques. Les références et références sont importantes.

Exemples d'utilisation de panneaux solaires

  • Électronique portable. Fournir de l'électricité et / ou recharger les batteries de divers produits électroniques grand public.

  • Voiture électrique. Pour recharger les voitures électriques.

  • Énergie pour les bâtiments. Les grands panneaux solaires, tels que les capteurs solaires, sont largement utilisés dans les régions tropicales et subtropicales avec un grand nombre de jours ensoleillés.

  • Utilisation dans l'espace. Les batteries solaires sont l'un des principaux moyens de générer de l'énergie électrique dans les engins spatiaux. Ces batteries fonctionnent longtemps sans consommer de matériaux. En même temps, ils sont écologiques, contrairement aux sources d'énergie nucléaire et radio-isotopique.

Résumé

Un panneau solaire est un élément d'une installation solaire. Sa fonction est de capter le rayonnement solaire et de le convertir en:

  1. Énergie électrique. Panneaux photovoltaïques.

  2. L'énérgie thermique. Capteurs solaires thermiques. On peut produire de l'eau chaude sanitaire ou de chauffage solaire

Les panneaux photovoltaïques peuvent être connectés au réseau ou à une batterie. Les installations connectées à une batterie sont des installations isolées.

La durée de vie utile des panneaux solaires est d'environ 25 ans. Cela dépend avant tout de l'entretien et de la météo.

Références

Auteur :

Date de publication : 16 juillet 2015
Dernier examen : 17 mai 2020