Comment fonctionne les panneaux photovoltaïques ?
Saviez-vous qu’en 2024, la France a franchi le cap du million de sites de production d’énergie solaire, atteignant une puissance totale de 22 172 MW ?
Cette progression témoigne de l’engagement croissant des entreprises françaises envers les énergies renouvelables.
En effet, l’énergie solaire photovoltaïque est devenue un pilier essentiel de la transition énergétique, permettant de réduire significativement les émissions de gaz à effet de serre.
Opale est déterminé à accompagner les entreprises dans cette démarche, en développant des solutions solaires innovantes pour un avenir durable et moins dépendant des combustibles fossiles.
Dans cet article de blog, vous découvrirez le fonctionnement des panneaux photovoltaïques et la manière dont l’énergie solaire est transformée en électricité.
Les principes de base de l’énergie photovoltaïque
L’énergie solaire est une ressource inépuisable qui représente aujourd’hui un levier majeur pour la transition énergétique des entreprises.
En exploitant cette source d’énergie, il est possible de produire de l’électricité sans émissions directes de CO₂, tout en réduisant la dépendance aux énergies fossiles.
1. Comment fonctionne un panneau photovoltaïque ?
Les panneaux photovoltaïques captent l’énergie du soleil et la convertissent en électricité grâce aux cellules photovoltaïques.
Ces cellules sont principalement fabriquées à partir de silicium, un matériau semi-conducteur extrait du sable, qui joue un rôle clé dans la transformation de la lumière en électricité.
Lorsqu’un photon (particule de lumière) frappe une cellule photovoltaïque, il transfère son énergie aux électrons contenus dans le silicium, provoquant leur mise en mouvement.
Toutefois, pour générer un courant électrique exploitable, il faut organiser cette circulation d’électrons.
2. Le rôle des couches de silicium dans la production d’électricité solaire
Un panneau photovoltaïque est composé de plusieurs cellules, elles-mêmes constituées de deux couches de silicium aux propriétés distinctes :
→ La couche supérieure (dopée au phosphore) : elle possède un excès d’électrons, lui conférant une charge électrique négative.
→ La couche inférieure (dopée au bore) : elle présente un déficit d’électrons, ce qui lui donne une charge positive.
Cette différence de charge crée un champ électrique interne.
Dès qu’un photon solaire libère un électron dans la cellule, ce dernier est attiré par la borne positive, créant ainsi un flux d’électrons – autrement dit, un courant électrique continu.
3. De la lumière à l’électricité : un processus maîtrisé
Pour exploiter cette électricité, il suffit de relier les bornes positive et négative via un circuit externe.
Dès lors, les électrons circulent et alimentent les équipements électriques connectés.
Cette production d’électricité est modulée en fonction de l’intensité lumineuse, d’où l’importance de maximiser l’ensoleillement pour optimiser le rendement des installations.
Grâce à cette technologie éprouvée, les entreprises peuvent transformer leur surface inutilisée (toitures, parkings, terrains, etc.) en sources d’énergie renouvelable performantes, participant ainsi activement à la décarbonation de leurs activités.
Les différents types de panneaux photovoltaïques
Nous retrouvons deux principaux types de panneaux solaires, présentant chacun des caractéristiques différentes et répondant à des besoins différents.
1. Le panneau solaire monocristallin
Les panneaux photovoltaïques monocristallins sont fabriqués à partir d’un cristal de silicium.
Le fait qu’il y ai qu’un seul cristal permet à ce panneau solaire d’avoir un rendement plus élevé que les panneaux polycristallins, qui eux sont fabriqués à partir de plusieurs cristaux de silicium.
Leur rendement est plus élevé car leur structure permet aux photons de la lumière solaire de se déplacer plus facilement et d’être plus facilement absorbés par le silicium.
Son rendement moyen est généralement aux alentours de 20%, ce qui en fait un des types de panneaux photovoltaïques les plus performants.
De plus, étant moins sensibles aux variations de températures, ce type de panneaux solaire durent plus dans le temps.
2. Le panneau solaire polycristallin
Les panneaux solaires polycristallins sont fabriqués à partir de plusieurs cristaux de silicium.
Ce qui rend leur fabrication plus rapide et moins couteuse.
Les panneaux polycristallins sont ainsi moins chers sur le marché que les panneaux monocristallins, bien que leur rendement soit légèrement inférieur, généralement autour de 18%.
3. Que choisir entre les panneaux solaires monocristallins et polycristallins ?
Pour faire un choix entre ces deux types de panneaux photovoltaïques, il est important de prendre certains éléments clés en compte.
Si vos besoins en énergie sont importants, optez pour les panneaux monocristallins, car ils peuvent être rentable sur le long terme et produisent plus d’énergie. De l’autre coté, si vos besoins en énergie sont plus faibles, le choix des panneaux polycristallins est plus judicieux.
Votre budget initial dédié au projet est également un élément à prendre en compte. Les panneaux monocristallins sont plus chers que les panneaux polycristallins, votre choix dépendra donc de votre budget.
Pour finir, l’ensoleillement de votre zone reste un facteur essentiel à prendre en compte. Optez pour les panneaux polycristallins pour les emplacements ombragés, et les panneaux solaires monocristallins dans les emplacements plus ensoleillés.
Le processus de l’énergie solaire : de sa production à son utilisation
L’énergie solaire, captée grâce aux panneaux photovoltaïques, suit un processus avant de pouvoir être utilisable.
De sa conversion en courant alternatif à son exploitation par les appareils électriques, plusieurs étapes garantissent son intégration dans le réseau énergétique.
1. L’onduleur : conversion du courant continu en courant alternatif
L’énergie solaire captée par les panneaux photovoltaïques est un courant continu, les appareils électriques que nous utilisons au quotidien consomment un courant alternatif.
Ainsi, dans le processus de l’énergie solaire, un élément entre en compte et convertit le courant, c’est l’onduleur.
Pour que cette énergie soit exploitable, l’onduleur va convertir le courant continu produit par les panneaux photovoltaïques en courant alternatif.
Comment fonctionne l’onduleur ?
L’onduleur est un appareil électronique qui utilise deux composants pour effectuer la conversion :
→ Le transformateur, dans ce cas, cet appareil augmente la tension du courant continu produit par les cellules photovoltaïques pour qu’elle soit adaptée au réseau électrique.
→ Le condensateur, il stock l’énergie produite et permet de stabiliser le courant électrique, qui peut être irrégulier en fonction de l’ensoleillement.
2. Raccordement au réseau ou autoconsommation ?
Une fois que le courant est convertit par l’onduleur, l’énergie est injecté dans le réseau électrique, et elle peut alors être soit racheté (le raccordement au réseau) ou soit être directement utilisé (autoconsommation).
Ces deux options vous permettent de gérer la production d’énergie solaire.
→ Raccordement au réseau : cette option vous permet de consommer en priorité l’électricité produite par vos panneaux solaire.
Le surplus est alors vendu à un fournisseur d’énergie comme EDF Obligation d’Achat, pour cela, un contrat est établi à l’avance.
Son interêt ?
Pour les entreprises le raccordement au réseau permet de générer des revenus supplémentaires en vendant l’électricité non consommée.
→ Autoconsommation : cette option vous permet de consommer directement l’électricité produite par vos panneaux solaire.
Si la production dépasse votre consommation, le surplus est stocké à l’aide d’une batterie, sans batterie il est alors réinjecté dans le réseau d’électricité.
Son interêt ?
L’autoconsommation vous permet de réduire vos coûts énergétiques en diminuant votre dépendance au réseau. Cependant, sans solution de stockage, l’électricité produite en surplus est injectée dans le réseau sans générer de revenus.
3. Le stockage de l’énergie solaire
Lorsque l’énergie produite par les panneaux solaires n’est pas directement utilisée, elle est stocké. Il est donc possible d’équiper votre système photovoltaïque d’une batterie de stockage.
Ces batteries vous permettent de stocker le surplus d’énergie produit en journée pour une utilisation pendant les périodes où la production d’énergie solaire est faible (la nuit ou les jours où l’ensoleillement est faible).
Ce système de stockage permet ainsi de pallier l’intermittence de la production solaire.
De plus, des systèmes de gestions intelligents (smart grids) sont également disponibles, ils permettent d’optimiser la distribution et la consommation d’énergie en temps réel. Ces technologies de stockage de l’énergie solaire améliorent l’autoconsommation.
Intégrer le photovoltaïque dans un projet d’entreprise : 3 points clés à considérer
L’intégration de solutions photovoltaïques dans le secteur professionnel offre de nombreux avantages, tant sur le plan économique qu’environnemental.
Pour cela, une planification au préalable est nécessaire pour garantir le bon déroulement du projet.
1. Le potentiel solaire de votre site
Avant de commencer votre projet, il est primordiale de prendre en compte l’élément majeur : votre emplacement. Cet élément joue un rôle clé dans la réussite de votre projet photovoltaïque.
En effet, le niveau d’ensoleillement annuel de votre zone géographique vous aide à estimer la production potentielle de vos panneaux solaires.
De plus, connaître l’orientation et l’inclinaison des vos surfaces disponibles (toitures, parkings, terrains vacants) vous permettra d’identifier les espaces adaptés à l’installation des panneaux photovoltaïques, là où votre production d’énergie solaire sera le plus intéressant.
Enfin, un élément à ne pas négliger, la capacité des structures existantes.
Votre site à un potentiel solaire élevé, mais supporte-t-elle le poids des installations photovoltaïques ?
Assurer vous de ces éléments avant d’intégrer le projet photovoltaïque, ces analyses faites en amont vous permettront d’optimiser votre production énergétique.
2. Votre potentiel économique
Pour intégrer un projet photovoltaïque au sein de votre entreprise, la question du budget doit, au préalable, être abordée.
Il existe en effet plusieurs moyens de financer ce projet, soit par un investissement direct de l’entreprise, soit en faisant appel à des solutions de tiers-financement.
Tout d’abord, les entreprises qui choisissent d’investir elles-mêmes dans leur projet financent directement l’installation des panneaux photovoltaïques.
L’investissement initial peut donc être conséquent.
Le coût d’une installation photovoltaïque d’une puissance de 3 kWc en moyenne en France est de 7 000 à 22 000 euros.
Ce prix varie en fonction de plusieurs critères, tels que la puissance, le type de matériel utilisé et la région d’installation.
D’un autre coté, les entreprises peuvent opter pour des solutions de tiers-financement afin de réduire les coûts liés à l’installation des panneaux solaires.
Ce mode de financement consiste à faire appel à des partenaires externes qui prennent en charge une partie ou la totalité des coûts, permettant ainsi de limiter l’investissement initial.
Les principales options de tiers-financement incluent :
→ Le contrat d’achat d’électricité (PPA) : l’entreprise s’engage à acheter l’électricité produite par les panneaux à un tarif fixé sur une période déterminée.
→ La location d’un emplacement : une autre entreprise installe et exploite les panneaux photovoltaïques sur le toit de l’entreprise en échange d’un loyer.
→ Les subventions : certaines aides financières peuvent être accordées aux entreprises pour réduire le coût du projet.
3. Réglementation et normes à respecter
Votre entreprise, avant d’intégrer un projet photovoltaïque, doit se conformer aux réglementations et aux normes locales pour mener à bien ce projet.
Ces dernières comprennent les permis de construire, les procédures de raccordements au réseau et les aspects fiscaux liés à la production et à la vente d’électricité.
Les différentes réglementations et normes à prendre en compte :
→ L’autorisation d’urbanisme : l’entreprise doit obtenir le permis nécessaires auprès des autorités locales pour l’installations des panneaux photovoltaïques.
→ Le raccordement au réseau : l’entreprise se doit des suivre les démarches pour connecter l’installation au réseau électrique.
→ Les normes techniques : l’entreprise doit s’assurer que les équipements et les installations respectent les standards en vigueur pour garantir la sécurité et l’efficacité du système.
→ La fiscalité : l’entreprise doit comprendre les implications fiscales liées à la production et à la vente éventuelle d’électricité.
Cette planification des divers aspects, tant économiques que réglementaires, est essentielle afin d’optimiser le bon déroulement du projet photovoltaïque au sein de votre entreprise et de vous assurer de sa pérennité.
Les retombées du photovoltaïque sur les entreprises
Vous avez décidé, en tant qu’entreprise, d’intégrer le photovoltaïque. Découvrez les impacts, tant positifs que négatifs, de l’installation de panneaux solaires.
1. Les bénéfices du photovoltaïque pour les entreprises
L’installation de panneaux photovoltaïques présente de nombreux avantages pour les entreprises.
En effet, au-delà des bénéfices environnementaux, car l’utilisation de panneaux solaires réduisent l’empreinte carbone des entreprises, cette installation de panneaux offrent des retombées positives significatives aux entreprises.
Tout d’abord, elles permettent une réduction des coûts énergétiques.
En produisant leur propre électricité, les entreprises peuvent diminuer considérablement leurs factures d’énergie.
Elles peuvent également bénéficier de primes et d’incitations financières pour soutenir leur transition vers le photovoltaïque.
Ces aides facilitent la mise en place du projet et allègent l’investissement initial.
De plus, bien que l’installation représente un coût important au départ, les différentes aides disponibles permettent un retour sur investissement rapide.
Enfin, la production d’énergie renouvelable contribue à renforcer l’image de marque d’une entreprise, en valorisant son engagement en faveur du développement durable.
2. Les défis des panneaux photovoltaïque pour les entreprises
Pour les entreprises, l’intégration d’un projet photovoltaïque peut également présenter certains défis.
Parmi eux, on retrouve notamment des contraintes techniques.
En effet, l’installation de panneaux solaires nécessite une analyse des structures existantes afin de vérifier leur compatibilité et leur capacité à supporter le système photovoltaïque.
De plus, le coût initial de l’installation peut être conséquent pour l’entreprise.
Toutefois, les aides et subventions disponibles permettent d’atténuer l’impact financier.
Enfin, l’intermittence de la production d’énergie constitue un autre défi.
La production solaire dépend des conditions météorologiques et de l’ensoleillement, ce qui peut entraîner des variations.
Il est donc souvent nécessaire de compléter cette source d’énergie avec d’autres solutions afin d’assurer une alimentation continue aux entreprises.
Conclusion – Comment fonctionne les panneaux photovoltaïques ?
Pour conclure, les panneaux photovoltaïques offrent une solution efficace pour produire une énergie renouvelable tout en réduisant vos coûts énergétiques.
Une approche réfléchis et une analyse de vos besoins vous permettront d’intégrer le projet photovoltaïque au sein de votre entreprise pour bénéficier de l’énergie solaire et vous inscrire dans une démarche plus durable.
Opale vous accompagne dans chaque étape de votre projet afin d’optimiser votre production d’énergie solaire.
Source : les-energies-renouvelables.eu