Qu’est-ce que l’énergie solaire et comment fonctionnent les panneaux solaires ?

Qu'est-ce que l'énergie solaire ?

En termes simples, l'énergie solaire est la source d'énergie la plus abondante sur Terre. Environ 173 000 térawatts d'énergie solaire frappent la Terre à tout moment, soit plus de 10 000 fois les besoins énergétiques mondiaux.

En captant l’énergie du soleil et en la transformant en électricité pour votre maison ou votre entreprise, l’énergie solaire est une solution clé pour lutter contre la crise climatique actuelle et réduire notre dépendance aux combustibles fossiles.

Comment fonctionne l’énergie solaire ?

Notre soleil est un réacteur nucléaire naturel. Il libère de minuscules paquets d’énergie appelés photons, qui parcourent les 150 millions de kilomètres qui le séparent de la Terre en 8,5 minutes environ. Chaque heure, suffisamment de photons frappent notre planète pour générer suffisamment d’énergie solaire pour satisfaire théoriquement les besoins énergétiques mondiaux pendant une année entière.

En 2017, l'Agence internationale de l'énergie a montré que l'énergie solaire était devenue la source d'énergie connaissant la croissance la plus rapide au monde. C'est la première fois que la croissance de l'énergie solaire a dépassé celle de tous les autres combustibles. Depuis lors, l'énergie solaire a continué de croître et de battre des records dans le monde entier.

Comment la météo affecte-t-elle l’énergie solaire ?

Les conditions météorologiques peuvent avoir un impact sur la quantité d’électricité produite par un système solaire, mais pas exactement de la manière dont vous pourriez le penser.

Les conditions idéales pour produire de l'énergie solaire sont évidemment une journée ensoleillée. Mais comme la plupart des appareils électroniques, les panneaux solaires sont en réalité plus efficaces par temps froid que par temps chaud. Cela permet au panneau de produire plus d'électricité dans le même laps de temps. Lorsque la température augmente, le panneau génère moins de tension et produit moins d'électricité.

Mais même si les panneaux solaires sont plus efficaces par temps froid, ils ne produisent pas forcément plus d'électricité en hiver qu'en été. Le temps est souvent plus ensoleillé pendant les mois d'été les plus chauds. En plus d'être moins nuageux, le soleil brille généralement plus longtemps dans la journée. Ainsi, même si vos panneaux sont moins efficaces par temps chaud, ils produiront probablement plus d'électricité en été qu'en hiver.

Certains endroits reçoivent-ils plus d’énergie solaire que d’autres ?

Il est évident que certains endroits sont plus ensoleillés que d’autres. La vraie question est donc la suivante : si la météo peut affecter la production d’énergie solaire, certains endroits sont-ils plus propices à l’énergie solaire que d’autres ? La réponse courte est oui, mais pas nécessairement à cause de la météo.

Prenons l’exemple des nuages. Toute personne qui a déjà été brûlée par le soleil un jour nuageux sait que le rayonnement solaire traverse les nuages. Pour cette même raison, les panneaux solaires peuvent toujours produire de l’électricité par temps nuageux. Mais en fonction de la couverture nuageuse et de la qualité des panneaux solaires, l’efficacité de la production d’électricité des panneaux solaires chute généralement de 10 à 25 pour cent ou plus par rapport à une journée ensoleillée.

En d’autres termes, l’énergie solaire peut toujours bien fonctionner dans des endroits généralement nuageux et froids. 

Peu importe où vous vivez, l'énergie solaire peut être un excellent investissement et un excellent moyen de lutter contre le changement climatique. Le montant que vous économiserez et la rapidité avec laquelle vous obtiendrez un retour sur investissement dans un État donné dépendent de nombreux facteurs, comme le coût de l'électricité, les incitations solaires disponibles, la facturation nette et la qualité de vos panneaux solaires.

Comment fonctionnent les panneaux solaires ?

Lorsque des photons frappent une cellule solaire, ils détachent les électrons de leurs atomes. Si des conducteurs sont fixés aux côtés positif et négatif d'une cellule, cela forme un circuit électrique. Lorsque les électrons circulent dans un tel circuit, ils génèrent de l'électricité. Plusieurs cellules constituent un panneau solaire, et plusieurs panneaux (modules) peuvent être reliés entre eux pour former un ensemble solaire. Plus vous pouvez déployer de panneaux, plus vous pouvez espérer générer d'énergie.

De quoi sont faits les panneaux solaires ?

Les panneaux solaires photovoltaïques (PV) sont constitués de nombreuses cellules solaires. Les cellules solaires sont constituées de silicium, comme les semi-conducteurs. Elles sont constituées d'une couche positive et d'une couche négative, qui créent ensemble un champ électrique, tout comme dans une batterie.

Comment les panneaux solaires génèrent-ils de l’électricité ?

Les panneaux solaires photovoltaïques génèrent de l'électricité en courant continu (CC). Avec le courant continu, les électrons circulent dans une seule direction autour d'un circuit. Cet exemple montre une batterie alimentant une ampoule électrique. Les électrons se déplacent du côté négatif de la batterie, à travers la lampe, et reviennent au côté positif de la batterie.

Avec le courant alternatif (CA), les électrons sont poussés et tirés, inversant périodiquement leur direction, un peu comme le cylindre d'un moteur de voiture. Les générateurs créent du courant alternatif lorsqu'une bobine de fil est enroulée à côté d'un aimant. De nombreuses sources d'énergie différentes peuvent « faire tourner la manivelle » de ce générateur, comme le gaz ou le diesel, l'hydroélectricité, le nucléaire, le charbon, l'éolien ou le solaire.

Le courant alternatif a été choisi pour le réseau électrique américain, principalement parce qu'il est moins coûteux à transporter sur de longues distances. Cependant, les panneaux solaires produisent du courant continu. Comment faire passer le courant continu dans le réseau alternatif ? Nous utilisons un onduleur.

À quoi sert un onduleur solaire ?

Un onduleur solaire prend l'électricité CC du panneau solaire et l'utilise pour créer de l'électricité CA. Les onduleurs sont comme le cerveau du système. En plus d'inverser le courant CC en courant CA, ils fournissent également une protection contre les défauts à la terre et des statistiques système, notamment la tension et le courant sur les circuits CA et CC, la production d'énergie et le suivi du point de puissance maximale.

Les onduleurs centraux dominent l'industrie solaire depuis le début. L'introduction des micro-onduleurs est l'un des plus grands changements technologiques dans l'industrie photovoltaïque. Les micro-onduleurs optimisent chaque panneau solaire individuellement, et non pas un système solaire complet, comme le font les onduleurs centraux.

Cela permet à chaque panneau solaire de fonctionner à son potentiel maximal. Lorsqu'un onduleur central est utilisé, un problème sur un panneau solaire (peut-être qu'il est à l'ombre ou qu'il est sale) peut réduire les performances de l'ensemble du système solaire. Les micro-onduleurs, tels que ceux du système solaire domestique Equinox de SunPower, éliminent ce problème. Si un panneau solaire rencontre un problème, le reste du système solaire continue de fonctionner efficacement.

Comment fonctionne un système de panneaux solaires ?

Voici un exemple de fonctionnement d'une installation d'énergie solaire domestique. Tout d'abord, la lumière du soleil frappe un panneau solaire sur le toit. Les panneaux convertissent l'énergie en courant continu, qui circule vers un onduleur. L'onduleur convertit l'électricité du courant continu en courant alternatif, que vous pouvez ensuite utiliser pour alimenter votre maison. C'est magnifiquement simple et propre, et c'est de plus en plus efficace et abordable au fil du temps.

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