Comment produire de l’électricité avec des panneaux solaires ? On vous explique le principe de l’effet photovoltaïque, qui permet de générer un courant électrique grâce à l’énergie solaire reçue par les modules, pour ainsi devenir son propre producteur d’électricité !
En résumé :
Produire sa propre électricité, qu’elle soit solaire ou éolienne, permet de faire le premier pas vers l’ autonomie énergétique. À la clé ? Des économies sur sa facture d’énergie !
C'est l’ effet photovoltaïque qui permet de devenir producteur d’électricité solaire. Vous avez pour cela le choix entre deux démarches :
- procéder à la pose d’une installation photovoltaïque traditionnelle, sur votre toiture ou au sol. Pour cette option, un installateur photovoltaïque doit réaliser l ’étude de faisabilité de votre projet, pour une installation à la puissance adaptée à vos besoins de consommation;
- installer vous-même votre kit d’autoconsommation solaire, sur votre terrasse, dans votre jardin, voire sur l’un des murs de votre maison, pour alléger votre facture d’électricité.
Comment fonctionne un panneau solaire ?
Voilà une question qui mérite bien un petit approfondissement ! En règle générale, la production d’électricité repose sur la conversion d’une énergie mécanique, générée par divers moyens, en énergie électrique : les centrales thermiques, hydroélectriques et même nucléaires reposent sur cette méthode, tout comme la production d’ énergie éolienne.
Produire de l’électricité grâce à des panneaux solaires photovoltaïques repose sur un principe original totalement différent, qui permet aux particuliers d’ autoconsommer l’électricité produite par leur propre installation solaire.
Qu’est-ce qu’un panneau solaire ?
Commençons par le commencement : un panneau solaire photovoltaïque est une plaque de quelques centimètres d’épaisseur qui sert à produire son électricité solaire.
Le panneau est composé de cellules photovoltaïques, elles-mêmes constituées de silicium : un matériau semi-conducteur présent en grande quantité sur Terre, puisqu’on le retrouve dans le sable. Ce sont les cellules photovoltaïques qui recueillent l’ énergie solaire pour créer de l ’électricité, grâce à l’ effet photovoltaïque.
Bon à savoir
Une installation solaire produit de l’électricité en courant continu. C’est l’ onduleur qui convertit l’électricité produite par les modules photovoltaïques en courant alternatif (le courant électrique domestique, utilisé chez vous), afin que celle-ci puisse être autoconsommée par le ménage.
Il existe deux types de cellules photovoltaïques :
- les cellules monocristallines ;
- les cellules polycristallines.
On parle alors de panneaux solaires monocristallins ou polycristallins . Les premiers étant légèrement plus efficaces et plus esthétiques grâce à un aspect et un coloris plus uniforme.
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Qu'est-ce que l'effet photovoltaïque ?
Nous l’avons vu, produire de l’électricité solaire repose sur l’ effet photovoltaïque. Ce dernier a été découvert en 1839 par le physicien français Edmond Becquerel. Mais concrètement : qu’est-ce que l’effet photovoltaïque ?
Les cellules photovoltaïques sont composées de silicium, un matériau semi-conducteur. Lors de leur fabrication, elles sont dopées positivement et négativement, c’est-à-dire que l’on y ajoute certains matériaux afin d’améliorer leur conductivité. Le dopage des cellules photovoltaïques est généralement réalisé avec du phosphore et du bore. On dit qu’elles présentent alors :
- une “couche p”, qui présente un déficit en électrons;
- et une “ couche n”, qui présente un excès d’électrons.
Le point de contact entre ces deux zones s’appelle la jonction p-n.
Les cellules photovoltaïques sont ensuite assemblées afin de créer un circuit électrique. Lorsque le soleil brille, ses rayons viennent frapper les cellules photovoltaïques. Les photons qu’ils contiennent créent alors un circuit électrique, induit par la différence de potentiel entre les deux couches.
Pour permettre l’ autoconsommation de cette énergie, le courant continu généré n’a plus qu’à être transformé en courant alternatif grâce à un onduleur, afin d’alimenter les appareils électriques du quotidien domestique.
L’intermittence de la production d’électricité solaire
Électricité solaire : une énergie propre et renouvelable
La production d’électricité à partir de panneaux solaires en elle-même est propre, puisqu’à la différence d’une centrale thermique, elle ne rejette aucun gaz à effet de serre.
Mais en prenant un peu de recul, il serait faux de dire que ce mode de production est neutre en carbone, puisqu’il nécessite des procédés industriels de fabrication qui peuvent être émetteurs en CO2. Notons toutefois que les panneaux photovoltaïques se recyclent presque entièrement (95 % de leurs composants peuvent être recyclés en 2022 et seuls 5 % deviennent des déchets non recyclables).
Néanmoins, à l’image de l’énergie produite par des éoliennes, l'énergie solaire est entièrement renouvelable. C’est donc tout naturellement que la France en a fait l’un de ses piliers pour sa politique de transition énergétique.
Intermittence de production : pourquoi n’utilisons-nous pas plus d’énergie solaire ?
En effet, à la différence des énergies fossiles, on peut considérer l’énergie solaire comme inépuisable au regard des besoins de consommation de l’humanité. De fait, en France, nous recevons de la part du soleil à chaque instant 150 W / m² en moyenne. De quoi subvenir largement à l’ intégralité de nos besoins.
Cependant, le photovoltaïque n’est pas simple à mettre en œuvre puisqu’il s’agit d’un moyen de production d’électricité intermittent, dont la production varie au fil de la journée et des saisons.
L’ intermittence de l’énergie solaire désigne le fait que le soleil ne brille pas de manière constante tout au long d’une journée. De ce fait, il faut pouvoir stocker l’électricité produite en surplus pour la consommer plus tard (ce qui est difficile d’un point de vue technique) ou compter sur des moyens de production d’électricité pilotables afin de prendre le relais la nuit ou lorsque le soleil est caché par des nuages.
Produire uniquement de l’électricité solaire impliquerait donc de transformer nos modes de production et de consommation d’énergie.
Comment produire sa propre électricité solaire ?
Pour devenir producteur d’électricité, il faut qu’un ménage procède à l’installation de panneaux photovoltaïques. Deux solutions sont alors possibles :
- choisir une pose traditionnelle, dont les travaux d’installation sont réalisés par un installateur qualifié suite à une étude de faisabilité et un dimensionnement du projet photovoltaïque (en puissance crête) ;
- installer soi-même un kit d’autoconsommation, d’une puissance avoisinant 3 000 W, pour faire un premier pas vers l’autoconsommation.
Faire installer des panneaux solaires chez soi
Pour une pose classique, les panneaux solaires sont généralement installés sur le toit des bâtiments et orientés sur la façade la plus exposée aux rayons du soleil. Il existe deux manières d’installer des panneaux photovoltaïques sur une maison :
- l’ intégration au bâti : le panneau solaire est une partie à part entière de la toiture ;
- la surimposition : le panneau solaire est simplement posé sur les tuiles.
Néanmoins, il est également possible d’ installer des panneaux solaires au sol, lorsque la toiture ne permet pas l’accueil optimal des panneaux solaires. L’installation peut alors être inclinée par des supports afin de capter un maximum de rayons solaires.
Par ailleurs, puisque les installations photovoltaïques permettent de consommer de l’énergie renouvelable et dans un objectif de transition énergétique, la France accorde des aides financières aux ménages qui souhaitent opter pour ce mode consommation énergétique, comme la prime à l'autoconsommation. Pour en bénéficier, il est toutefois obligatoire de faire appel à un installateur labellisé RGE (Reconnu Garant de l’Environnement).
Le saviez-vous ?
En plus des modules photovoltaïques, il existe aussi des panneaux solaires thermiques . Ceux-ci permettent non pas de produire de l’électricité, mais de l’ eau chaude sanitaire (ECS) et de la chaleur, pour un logement dont le système de chauffage fonctionne selon un circuit de chauffage central à l’eau.
Installer soi-même un kit d’autoconsommation solaire
Autre solution : l’installation d’un kit d’autoconsommation solaire sur sa terrasse ou dans son jardin ! Ce type de modules à monter soi-même permet aux plus petits budgets d’accéder à des panneaux solaires moins chers, et donc de produire leur électricité photovoltaïque à moindre coût.
En effet, puisqu’il ne demande pas à être installé par un professionnel, le prix du kit solaire est largement inférieur à celui d’une installation sur toiture, par exemple.
En revanche, puisque le système n’est pas installé par un installateur RGE, il ne permet pas de bénéficier des différentes aides de l'État pour le photovoltaïque, ni de la prime à l’autoconsommation.
À noter également qu’un kit solaire ne permet pas la revente du surplus d’électricité produite auprès d’un organisme comme EDF Obligation d’Achat (EDF OA). En effet, pour ce type d’installation et puisque la quantité d’énergie produite est plus faible qu’avec une installation traditionnelle, la totalité de l’électricité sera consommée par le ménage.
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Comment optimiser sa production d’électricité solaire ?
Nous avons vu dans les grandes lignes le fonctionnement d’un panneau solaire. Mais il existe de nombreuses façons de réaliser une installation selon le type de consommation du foyer concerné et les particularités du logement.
Produire de l’électricité solaire implique donc de respecter certaines règles. Bien évidemment, ce sont les installateurs solaires qui sont chargés de s’en préoccuper - sauf si vous avez opté pour un kit solaire à monter vous-même. Mais un rapide tour d’horizon ne vous fera pas de mal.
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Optimiser sa production électrique solaire
Vous vous en doutez, on ne pose pas des panneaux solaires photovoltaïques au hasard. Il faut prendre en compte un certain nombre d’éléments qui influencent directement le rendement de l’installation et donc la rentabilité du projet photovoltaïque.
Faire appel à un installateur qualifié pour poser et entretenir ses modules
Bien choisir son installateur solaire permet non seulement un bon dimensionnement de son projet, mais aussi des travaux d’ installation de qualité, cela dans le but de rentabiliser au maximum votre investissement.
Puisqu’un panneau solaire doit recevoir le plus de lumière du soleil possible, il faut optimiser son installation en prenant en compte plusieurs critères :
- l’ inclinaison et l’ orientation des panneaux solaires, qui permettent de jouer sur la quantité de lumière qu’ils recevront ;
- les éventuelles zones d’ombres qui pourraient gêner l’exposition des panneaux et donc diminuer leur production.
Les caractéristiques techniques d'implantation doivent être données par l’installateur solaire lors de la proposition de devis solaire, à l’issue de l’ étude de faisabilité. L’ entretien de l’installation joue également un rôle quant au rendement et à l’ amortissement des panneaux solaires.
Au fil du temps, une couche de saleté peut en effet s’accumuler à la surface des cellules, ce qui gène le passage de la lumière du soleil et bloque les capteurs du système. Un nettoyage régulier des panneaux permettra de résoudre le problème et même d’améliorer la durée de vie des panneaux solaires.
À noter que ces règles d’installation et d’entretien sont valables pour les installations solaires thermiques, puisqu’elles sont confrontées à la même problématique.
Choisir des panneaux efficaces pour un meilleur rendement
Pour ce qui est de l’ efficacité intrinsèque des panneaux solaires, c’est le prix des modules qui est le facteur déterminant : les panneaux les plus chers sont souvent les plus efficaces, donc ceux avec le meilleur retour sur investissement (ROI).
Mais alors faut-il opter pour des panneaux monocristallins ou polycristallins ? Les meilleurs panneaux solaires sont les monocristallins ! Ils sont les plus chers du marché, mais aussi les plus efficaces. Ces derniers peuvent en effet atteindre des rendements de 24 % contre 18 % pour des panneaux polycristallins.
Par conséquent, les panneaux monocristallins permettent de produire plus d’électricité à surface égale. Ils seront privilégiés par les installations posées sur des surfaces limitées, mais le coût de ces installations photovoltaïques sera plus conséquent.
Vous souhaitez investir dans une installation solaire à moindre frais ?
Optez pour des panneaux polycristallins, qui sont les panneaux solaires les moins chers. Vous pouvez également vous orienter vers un kit solaire à monter vous-même pour faire des économies sur les coûts de la main d'œuvre.
Améliorer son autoconsommation d’électricité solaire
Produire un maximum d’électricité solaire, c'est bien beau, mais encore faut-il pouvoir en faire quelque chose. Vous avez choisi l’ autoconsommation photovoltaïque ? Sachez que vous pouvez mieux utiliser votre production d’électricité solaire !
À cause de l’ intermittence de l’énergie solaire et du coût des systèmes de stockage, la meilleure solution pour rentabiliser ses panneaux solaires et limiter son impact sur l’environnement, est de consommer le maximum d’électricité produite par vos panneaux. Sans parler de devenir autonome en énergie, il est plus avantageux d’autoconsommer son électricité que de l’injecter sur le réseau et la revendre à un fournisseur.
En autoconsommation partielle, si votre installation est inférieure à 9 kWc, vous pouvez revendre votre électricité via EDF Obligation d’Achat à 0,10 euros / Kwh. Or, les tarifs d’achat photovoltaïque EDF sont de 0,1546 euros / kWh. Vous l’aurez compris, mieux vaut consommer l’électricité produite par vos panneaux solaires.
Pour cela, il faut faire tourner ses appareils électriques lorsque le soleil brille. Comment faire ? Grâce à la domotique solaire ! La domotique comprend des équipements intelligents qui permettent de réguler la température de la maison automatiquement, de commander à distance certains appareils (machine à laver, lave-vaisselle) et d’en automatiser le déclenchement. Grâce à ces dispositifs, vous pourrez valoriser facilement votre production électrique solaire, car vos appareils s’enclencheront automatiquement lorsque votre production est plus élevée !
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FAQ : vos questions sur la production d'électricité photovoltaïque
Comment produit-on de l’électricité solaire ?
Pour faire des économies sur sa facture énergétique, rien de mieux que de consommer une électricité que l’on produit soi-même ! Pour cela, des panneaux solaires sont posés sur une toiture, au sol, sur un abri, voire un plus gros bâtiment comme un hangar afin d’être les mieux exposés à la lumière du soleil.
Lorsque le soleil brille, les rayons du soleil et les photons qu’ils contiennent viennent créer un courant électrique grâce aux cellules photovoltaïques, faites en silicium, un matériau semi-conducteur.
Il existe deux types de panneaux solaires : les monocristallins et les polycristallins. Le choix sera fait par l’ installateur solaire que vous choisirez en fonction de votre budget et de vos besoins de consommation. Il est toutefois primordial de faire appel à un installateur labellisé RGE afin de bénéficier d’une prime de l’État pour l’installation de panneaux solaires.
Comment est stockée l’électricité produite par les panneaux solaires ?
Lorsqu’elle n’est pas consommée sur le site de production, l’électricité produite par des panneaux solaires est soit injectée sur le réseau pour être consommée par quelqu’un d’autre - pour cela, il faut assurer le raccordement des panneaux solaires - soit stockée dans une batterie solaire, avec un stockage physique (batterie domestique) ou virtuel.
Ces dernières permettent en effet de différer la consommation de l’électricité produite par les panneaux solaires à des moments où le soleil ne brille plus.
Qu’est-ce que l’intermittence de l’énergie solaire ?
L’ énergie solaire, au même titre que l’énergie éolienne produite pas les éoliennes, est une énergie dite intermittente. Cela signifie que la production d’électricité solaire est tributaire du soleil.
De fait, l'ensoleillement fluctue au cours de la journée et disparaît complètement la nuit. La production d’électricité solaire suit donc exactement le même rythme que celui du soleil. Cela pose certains problèmes en termes de stockage et de gestion des pics de consommation.
