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Qu'est-ce qu'un panneau solaire hybride ?

Les panneaux solaires hybrides sont des dispositifs qui combinent l'énergie solaire photovoltaïque et thermique. D'eux, vous pouvez obtenir de l'électricité et de la production de chaleur en même temps. Autrement dit, un panneau PVT est capable de produire de l'électricité et de l'eau chaude.

Qu'est-ce qu'un panneau solaire hybride ?

Ainsi, un panneau solaire hybride est composé d'un collecteur photovoltaïque auquel est associé un échangeur thermique. Cet échangeur est capable de chauffer un fluide grâce à la partie du rayonnement solaire non convertie en énergie électrique.

Une autre configuration est un capteur solaire thermique (chauffe-eau solaire) à haut rendement sur lequel sont disposées des cellules solaires photovoltaïques. 

À quoi sert un panneau solaire hybride?

Un système hybride peut générer de l'électricité et de l'eau chaude grâce aux capteurs solaires mixtes.

Dans la même installation de panneaux solaires, les panneaux hybrides agissent à la fois comme des panneaux solaires photovoltaïques et des panneaux thermiques. De cette manière, l' énergie solaire peut être utilisée pour chauffer l'eau et augmenter l'efficacité de la production d'électricité.

La installation des panneaux solaires hybrides permet de progresser vers la transition énergétique à laquelle tous les pays de l'Union européenne sont confrontés en ce qui concerne les énergies renouvelables.  Dans certains pays l'acquisition de panneaux solaires hybrides ouvre droit à un crédit d'impôt.

Quels sont les avantages du panneau solaire hybride?

Le principal avantage du panneau PVT est qu'il augmente les performances.

Depuis l'origine de la conversion photovoltaïque, il a été observé que le taux de conversion du rayonnement solaire en énergie électrique dépend de la température de la cellule solaire photovoltaïque qui effectue la conversion.

Les performances des panneaux solaires diminuent avec l'augmentation de la température de la cellule photovoltaïque. Comme ce taux de conversion est de l'ordre de 15-20% (pour les cellules en silicium cristallin courantes), il s'avère que les 80-85% résiduels sont convertis en énergie thermique ou chaleur sensible (c'est-à-dire que la cellule chauffe).

Une solution consiste à refroidir les cellules photovoltaïques à l'aide d'un fluide caloporteur qui élimine la chaleur résiduelle. Le panneau solaire hybride permet d'exploiter cette chaleur de manière similaire à un panneau solaire thermique.

L'efficacité énergétique globale (c'est-à-dire en considérant la chaleur récupérée et l'électricité produite comme un effet utile) dépasse normalement 40%, et peut atteindre 50 à 60% dans des conditions favorables.

En été, on peut utiliser la chaleur produite en reliant les panneaux solaires hybrides à un chauffe-eau thermodynamique (pompe à chaleur qui utilise l'air chaud).

Quels sont les types de panneaux solaires hybrides?

Il existe différents types de panneaux solaires hybrides dans ces installations solaires:

1.- Panneaux solaires avec chambre à air avant

Les capteurs solaires avec une chambre à air avant exploitent l'effet de serre. Ils sont utilisés presque exclusivement pour l' échange de chaleur avec l'air.

2.- Panneaux solaires sans chambre à air

Les panneaux solaires Tubeless sont le type de capteur le plus courant. Dans ce type de capteurs, l'échange de la chaleur produite a lieu à l'arrière du capteur photovoltaïque.

Ce type de panneau présente l'avantage d'un emplacement arrière des lignes d'alimentation et d'extraction de fluide, ce qui poserait autrement des problèmes d'ombrage.

3.- Collecteurs solaires liquides

Par rapport à un panneau photovoltaïque normal, dans un collecteur de liquide, il y a l'ajout d'un échangeur thermique et de son isolation.

Cet échangeur peut être de différentes formes:

  • Dans les cas les plus fréquents, il est constitué de tubes de cuivre adhérant à la feuille de support.

  • Avec un échangeur à serpentin en aluminium qui permet un meilleur transfert de chaleur.

L'échange thermique avec le collecteur de liquide est très efficace pour refroidir les cellules photovoltaïques, augmentant leurs performances.

4.- Panneaux solaires à concentration

En abandonnant l'utilisation de cellules en silicium et l'introduction de la technologie des couches minces, il est possible de concevoir un panneau hybride qui voit l'utilisation de la concentration solaire.

Une application intéressante voit la présence d'un concentrateur de rayonnement solaire. Au foyer du concentrateur, un tube est placé sur la surface latérale duquel se trouve un film de cellules solaires à couches minces.

Cette configuration permet d'obtenir des rendements plus élevés de la production électrique à partir des cellules photovoltaïques. Dans le même temps, l'évacuation de la chaleur est plus efficace.

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Date de publication : 6 mars 2018
Dernier examen : 28 août 2020