Un panneau solaire photovoltaïque transforme la lumière en courant électrique continu grâce à ses cellules, généralement fabriquées à partir de silicium. Un onduleur ou des micro-onduleurs convertissent ensuite ce courant en électricité alternative utilisable par les appareils du bâtiment. Le panneau fonctionne grâce à la lumière, et non grâce à la chaleur ou uniquement en plein soleil. Suivons le parcours de l’électricité, des cellules jusqu’aux prises de la maison.
Le fonctionnement d’un panneau solaire en 5 étapes
Le fonctionnement d'une installation photovoltaïque peut être résumé simplement :
- La lumière atteint les cellules photovoltaïques
- Les cellules produisent un courant continu
- L'onduleur transforme ce courant en courant alternatif
- L'électricité alimente les appareils en fonctionnement
- Le surplus éventuel est injecté, vendu, limité ou stocké selon la configuration
Un système de suivi permet ensuite de contrôler la production de l'installation et, selon les équipements, la consommation du logement.
Comment les cellules transforment-elles la lumière en électricité ?
Les cellules photovoltaïques produisent de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. Lorsque les particules de lumière, appelées photons, atteignent la cellule, elles transmettent une partie de leur énergie aux électrons présents dans le silicium. La structure de la cellule dirige alors ces électrons afin de créer un courant électrique.
Plusieurs cellules sont assemblées pour former un panneau photovoltaïque. Plusieurs panneaux peuvent ensuite être associés pour atteindre la puissance adaptée aux besoins du bâtiment.
Le panneau ne stocke pas l’électricité. Il la produit au moment où il reçoit de la lumière. Il peut donc fonctionner par temps nuageux, mais sa production est alors plus faible. La nuit, en l’absence de lumière, il ne produit plus.
Quel est le rôle de l’onduleur ?
Les panneaux photovoltaïques produisent un courant continu, alors que les appareils d’une maison utilisent du courant alternatif. L’onduleur assure cette conversion. Il adapte également l’électricité produite afin qu’elle puisse être utilisée dans le bâtiment ou injectée sur le réseau.
Deux solutions principales existent.
- Un onduleur central gère plusieurs panneaux regroupés en une ou plusieurs chaînes. Il convient notamment aux toitures homogènes, avec une orientation similaire et peu d’ombrage.
- Les micro-onduleurs sont installés directement sous les panneaux. Ils permettent de gérer plus individuellement leur production et peuvent être intéressants lorsque le toit comporte plusieurs orientations ou des ombres ponctuelles.
Le choix entre ces équipements dépend de la toiture, de la puissance installée et des possibilités de maintenance. Le bureau d’études photovoltaïque de Ceneo Énergie détermine la solution la plus cohérente pour chaque projet.
Comment l’électricité solaire est-elle utilisée dans la maison ?
L’électricité produite est utilisée en priorité par les appareils qui fonctionnent au même moment.
- Le matin, elle peut alimenter le réfrigérateur, la box Internet ou la ventilation. Lorsque la production augmente, elle peut aussi couvrir une partie des besoins d’un chauffe-eau, d’une pompe à chaleur, d’une piscine ou d’un véhicule électrique.
- Si les panneaux ne produisent pas suffisamment, le réseau électrique fournit automatiquement le complément. Le passage entre l’énergie solaire et celle du réseau est transparent pour l’occupant.
Lorsque la production dépasse la consommation instantanée, un surplus apparaît. Selon le projet, celui-ci peut être :
- injecté gratuitement sur le réseau
- vendu dans le cadre d’un contrat
- limité par un dispositif de gestion
- stocké dans une batterie
La batterie reste facultative. Son intérêt dépend du volume de surplus, des consommations en soirée et du budget global de l’installation. Une installation classique raccordée au réseau s’arrête généralement en cas de coupure d’électricité, pour des raisons de sécurité. Une alimentation de secours nécessite une batterie et une configuration spécialement prévue pour isoler le logement du réseau.
De quoi dépend la production des panneaux ?
La production réelle ne dépend pas uniquement de la puissance indiquée sur les panneaux.
- L'ensoleillement du lieu
- L'orientation de la toiture
- L'inclinaison des panneaux
- Les ombres créées par les arbres, cheminées ou bâtiments voisins
- La température des cellules
- La qualité des panneaux et de l'onduleur
- Les pertes électriques
- L'encrassement important
- Le vieillissement des équipements
- Une orientation plein sud est souvent favorable, mais elle n’est pas obligatoire. Une toiture orientée à l’est ou à l’ouest peut aussi être pertinente, notamment lorsqu’elle permet d’étaler la production du matin jusqu’à la fin de l’après-midi.
- La chaleur n’améliore pas le fonctionnement des panneaux. Une température élevée peut au contraire réduire légèrement leur puissance instantanée. Un temps froid et lumineux peut donc offrir de bonnes conditions de production.
- Les ombrages doivent également être étudiés sur l’ensemble de l’année. Une zone dégagée en été peut être touchée par des ombres plus longues en hiver.
Que signifient W, Wc, kWc et kWh ?
Ces unités décrivent des informations différentes.
| Unité | Signification | Exemple |
|---|---|---|
| W | Puissance électrique instantanée | Un appareil consomme 500 W |
| Wc | Puissance nominale d'un panneau | Un panneau possède une puissance de 450 Wc |
| kWc | Puissance totale nominale de l'installation | Une installation atteint 3 kWc |
| kWh | Quantité d'électricité produite ou consommée | Un logement consomme 5 000 kWh par an |
Une installation de 3 kWc ne produit pas constamment 3 kW. Cette valeur correspond à sa puissance nominale dans des conditions standardisées. La production réelle varie au cours de la journée et des saisons.
Ceneo Énergie propose notamment des installations de panneaux solaires de 3 kWc et de 6 kWc, dimensionnées selon la toiture et les consommations du foyer.
Comment Ceneo Énergie dimensionne une installation photovoltaïque ?
L'étude prend notamment en compte :
- La consommation annuelle du bâtiment
- Les heures auxquelles l'électricité est utilisée
- L'orientation et l'inclinaison du toit
- Les ombrages
- La surface réellement disponible
- L'état de la couverture
- La puissance adaptée
- Le choix de l'onduleur
- La part d'électricité pouvant être autoconsommée
- Le volume prévisionnel de surplus
Cette analyse permet de concevoir une installation photovoltaïque cohérente avec les besoins réels du foyer.
Ceneo Énergie accompagne ensuite le projet de l'étude à la mise en service, puis peut assurer le suivi et la maintenance des panneaux photovoltaïques. L'objectif est d'obtenir une production durable, adaptée au bâtiment et facilement contrôlable.