16/10/2024 482 Projets 0 Commentaire

Le panneau solaire, composé de cellules photovoltaïques, convertit l'énergie solaire en énergie électrique. Ce dispositif, composé de matériaux semi-conducteurs, absorbe la lumière du soleil et permet aux électrons de se déplacer. C'est ainsi que l'on produit de l'électricité. Les panneaux sont la partie la plus importante des systèmes PV, c'est-à-dire photovoltaïques, et sont utilisés dans les usines, les bâtiments commerciaux, les espaces de vie et dans de nombreux autres domaines. Ces panneaux, qui se présentent sous quatre formes différentes (panneaux solaires à couche mince, panneaux polycristallins, panneaux à double face et panneaux monocristallins), présentent de nombreux avantages.

Ces panneaux, qui constituent une source d'énergie renouvelable puisqu'ils fournissent une énergie illimitée à partir du soleil, sont durables. Les panneaux solaires, qui peuvent être utilisés jusqu'à 30 ans avec un entretien régulier, sont une source d'énergie propre grâce à leur faible émission de carbone. Il ne faut pas oublier que les panneaux, dont on sait qu'ils causent moins de dommages à l'environnement que les combustibles fossiles, réduisent les coûts énergétiques. Les cellules photovoltaïques sont constituées d'éléments principaux tels que le verre protecteur, le cadre en aluminium et le revêtement arrière.

Qu'est-ce qu'un panneau solaire ?

Le panneau solaire, qui permet de transformer les photons provenant du soleil, c'est-à-dire les particules de lumière, en énergie électrique, est constitué de cellules photovoltaïques. Bien qu'il s'agisse depuis toujours d'une ressource renouvelable et respectueuse de l'environnement, elle commence à devenir populaire aujourd'hui. Les panneaux solaires utilisés pour produire de l'électricité dans les installations commerciales et les résidences se sont maintenant répandus dans le monde entier.

Lorsque l'on examine la structure du panneau, 4 éléments de base apparaissent. Premièrement, les cellules photovoltaïques sont des composants spéciaux qui absorbent la lumière du soleil et génèrent de l'électricité. Elles sont généralement produites à partir de silicium et servent à la convertir en énergie électrique. Le verre de protection est l'élément qui protège ces cellules et permet à la lumière de les atteindre. Tandis que le cadre en aluminium fournit un support mécanique aux panneaux, le revêtement arrière protège le panneau des facteurs environnementaux. Enfin, le panneau comprend également des boîtiers de connexion et des câbles.

Les composants des systèmes d'énergie solaire sont les panneaux, l'onduleur, le régulateur de charge, les systèmes de montage et les batteries. Outre les panneaux, qui sont le centre de production d'électricité, le courant continu est converti en courant alternatif grâce à l'onduleur. Le régulateur de charge assure la régulation de l'énergie tout en protégeant les batteries. Les batteries sont placées de manière à collecter l'énergie dans le système.

Le panneau solaire peut être choisi de différentes manières en fonction de la technologie et du type de cellule préférés. Il s'agit de

Panneaux double face : Panneaux qui captent la lumière du soleil à l'arrière et à l'avant. Ils sont généralement préférés sur les surfaces où le soleil est réfléchi afin d'augmenter l'efficacité énergétique totale.
Panneaux à couche mince : Le coût de production de ces panneaux, qui fonctionnent très bien dans des conditions de faible luminosité, est faible. Leur efficacité se situe entre 10 et 12 %. Bien qu'ils aient une structure flexible, ils sont toujours composés de matériaux semi-conducteurs en couche mince.
Panneaux polycristallins : Les panneaux polycristallins, dont l'efficacité est comprise entre 15 et 17 %, sont généralement préférés pour les grandes surfaces. Plus d'un cristal de silicium est utilisé pour leur production.
Panneaux monocristallins : Les panneaux monocristallins, dont le rendement peut atteindre 22 %, offrent l'avantage d'une utilisation à long terme.

Comment fonctionnent les panneaux solaires ?

Alors que ces panneaux convertissent l'énergie reçue du soleil en électricité, ces systèmes, qui créent l'effet photovoltaïque, fonctionnent grâce à des réactions physiques et chimiques. En résumé, les photons de la lumière du soleil frappent les matériaux semi-conducteurs du panneau et libèrent ainsi des électrons. À l'issue de ce processus, un courant électrique est généré. Vous trouverez ci-dessous des informations détaillées sur le fonctionnement des panneaux solaires.

Cellules photovoltaïques : Ces cellules sont l'élément principal du panneau solaire. Elles sont produites à partir de silicium, l'un des matériaux semi-conducteurs. Bien qu'il ait une structure particulière, sa caractéristique la plus importante est qu'il interagit avec les particules de photons et qu'il a la capacité de les libérer.
Processus d'absorption de la lumière : les particules de lumière provenant du soleil frappent d'abord les cellules photovoltaïques. Elles sont ensuite absorbées par le matériau semi-conducteur. Si le niveau d'énergie des photons, c'est-à-dire des particules de lumière, est élevé, des électrons sont mobilisés.
Processus de libération des électrons et production de courant : Les électrons sont libérés lorsque les photons atteignent les cellules photovoltaïques. Les électrons qui se déplacent dans les couches semi-conductrices de type N et P génèrent alors du courant. En se déplaçant vers les couches, une tension est générée entre les deux extrémités des panneaux.
Transport du courant électrique : Après la libération des électrons, le courant qui en résulte commence à être transporté hors du panneau. Le courant électrique résultant est ensuite collecté par le circuit électrique et commence à être prêt à être utilisé. Un rendement élevé est obtenu lorsque le système de panneaux combine plusieurs cellules photovoltaïques. En outre, bien que chaque cellule produise quelques watts d'électricité, des niveaux de puissance plus élevés sont obtenus en les regroupant.
Conversion du courant : L'électricité produite est initialement sous forme de DC, c'est-à-dire de courant continu. Cependant, l'électricité préférée dans les espaces de vie et les lieux de travail est préférée sous forme de CA, c'est-à-dire de courant alternatif. Le courant continu doit donc être converti en courant alternatif. Cette conversion est réalisée par la machine appelée onduleur dans le panneau.
Stockage de l'énergie : Des batteries optionnelles peuvent être utilisées pour stocker l'énergie excédentaire des panneaux solaires. Grâce aux batteries, l'électricité excédentaire est stockée et conservée pendant les périodes où il n'y a pas de soleil.

Principe de fonctionnement des panneaux solaires

Le principe de fonctionnement des panneaux solaires consiste à convertir les photons provenant du soleil en énergie électrique. Dans les cellules photovoltaïques, le processus est complété par le courant électrique qui résulte de l'interaction entre les photons et les électrons, comme indiqué ci-dessus. L'électricité qui en résulte se présente initialement sous la forme d'un courant continu. Grâce à l'onduleur intégré aux panneaux, cette électricité est convertie en courant alternatif et devient disponible. L'énergie excédentaire peut être stockée dans des batteries ou vendue au réseau.

Ces panneaux, qui ont de nombreux domaines d'utilisation, ont pris leur place dans les maisons et les installations commerciales. En outre, les panneaux solaires, que l'on rencontre dans les activités agricoles, sont également privilégiés dans les applications hors réseau. En d'autres termes, ils peuvent être utilisés pour répondre aux besoins en électricité dans les zones rurales où il n'y a pas de réseau électrique. Enfin, il existe aujourd'hui des panneaux portables. Leur popularité ne cesse de croître de jour en jour en tant que source d'énergie renouvelable dans les caravanes ou les camps.

Quels sont les matériaux utilisés pour les panneaux solaires ?

Les cellules photovoltaïques sont à la base des panneaux solaires. Les cellules photovoltaïques sont le composant le plus élémentaire de la phase de production d'électricité. En outre, les matériaux utilisés dans la construction des panneaux influencent la durabilité, l'efficacité et la durée d'utilisation de ces cellules. Outre les cellules photovoltaïques, voici des informations sur les matériaux à partir desquels sont fabriqués les panneaux solaires soutenus par certains matériaux structurels ;

Cellules photovoltaïques : Elle est définie comme la dynamo des panneaux solaires. Elle convertit directement la lumière en énergie électrique. Elle est constituée de matériaux semi-conducteurs. Dans ce contexte, les silicones monocristallins sont produits à partir de silicium monocristallin. Ils ont un rendement élevé et permettent une utilisation à long terme. Les silicones polycristallins sont peu coûteux mais leur efficacité est légèrement inférieure. Des matériaux en couches minces sont utilisés à la place du silicium.
Verre protecteur : La face avant des panneaux est recouverte d'un verre spécialement fabriqué. Ce matériau, sous forme de verre trempé, est conçu pour transmettre le faisceau au niveau le plus élevé. D'autre part, il sert également à protéger les cellules photovoltaïques des facteurs externes. Tout en présentant une résistance élevée, il continue à protéger la surface extérieure des panneaux pendant de nombreuses années.
Matériau encapsulant : L'encapsulant, c'est-à-dire une couche de revêtement, est laissé entre le verre et les cellules pour protéger ces dernières. Ce matériau protège les cellules de tous les facteurs environnementaux. Il est fabriqué à partir de matériaux tels que l'EVA ou le PVB. Tout en assurant le bon fonctionnement des cellules, il fournit également un soutien structurel.
Cadre métallique : Il est utilisé pour fixer les systèmes de panneaux. Il est généralement fabriqué en aluminium. Il offre une résistance mécanique tout en facilitant le temps d'assemblage du panneau. La raison pour laquelle il s'agit d'aluminium est qu'il offre une résistance à la corrosion. Il offre également l'avantage de la durabilité pendant l'installation et le transport des panneaux.
Bâche arrière: La partie arrière des panneaux est recouverte d'une bâche arrière, c'est-à-dire d'une bâche dorsale, afin de la protéger des facteurs environnementaux. Le matériau de la bâche arrière est fabriqué à partir d'un plastique isolant. La feuille arrière, qui protège les cellules de l'humidité et de tous les autres facteurs, en particulier des rayons UV, permet également d'utiliser les panneaux à plus long terme. Le matériau de revêtement le plus utilisé aujourd'hui est le TPT.
Boîte de jonction: La boîte de jonction est utilisée pour transporter l'électricité générée dans les panneaux vers des circuits externes. La tâche principale de cette boîte reliant le panneau aux systèmes électriques est de gérer le courant électrique. Elle contient des câbles transportant le courant continu (DC) généré dans le panneau. On y trouve également des diodes. En outre, il protège les panneaux contre les surcharges électriques.
Câbles et diodes: Les matériaux conducteurs assurent le transport de l'électricité produite vers le réseau et les batteries. Grâce aux fines bandes métalliques, qui peuvent être en cuivre ou en argent, le panneau continue à fonctionner plus efficacement.
Matériaux semi-conducteurs: Les matériaux semi-conducteurs, composants de base des cellules, ont la capacité de conduire l'électricité. Lorsque la lumière du soleil frappe ce matériau, des électrons sont libérés et un courant se forme. Le matériau semi-conducteur le plus utilisé est le silicium. Il est très efficace et durable. Le tellurure de cadmium est utilisé dans les panneaux à couche mince. Le cuivre, l'indium, le gallium et le séléniure figurent parmi les matériaux semi-conducteurs utilisés dans les panneaux à couches minces.

Ces matériaux doivent être soigneusement sélectionnés pour assurer la longévité, le fonctionnement efficace et la durabilité du panneau. En effet, la préférence accordée aux matériaux de haute qualité garantit un fonctionnement stable des panneaux pendant de nombreuses années. En outre, il ne faut pas oublier qu'ils offrent une protection totale contre les facteurs environnementaux.

Comment calculer l'efficacité des panneaux solaires ?

Le calcul du rendement des panneaux solaires permet de comprendre l'efficacité avec laquelle l'énergie reçue est convertie en énergie électrique. Le rendement est exprimé en pourcentage et indique la quantité d'électricité produite par le faisceau tombant sur chaque unité de surface du panneau solaire.

Pour calculer le rendement, on considère d'abord Pmax, c'est-à-dire la puissance de sortie maximale. Cette valeur est généralement indiquée en W (watts). Elle figure sur la fiche technique du panneau. Elle est également définie comme la plus grande quantité d'électricité que le panneau peut produire dans des conditions normales. À ce stade, la puissance du rayonnement solaire entrant est également prise en compte dans les calculs. Elle est acceptée comme étant de 1000 watts/mètre carré dans des conditions d'essai standard. La valeur obtenue se réfère à la puissance de la lumière incidente à angle droit sur la surface du panneau. La surface du panneau est également incluse dans les calculs.

L'exemple suivant permet de calculer l'efficacité des panneaux solaires ;

Les dimensions du panneau sont de 1,6 mètre de long et de 1 mètre de large.
Avec une puissance de sortie de 300 watts Dans un panneau ayant une puissance
Dans un panneau ayant une puissance d'ensoleillement de 1000 watts/mètre carré, la surface du panneau est de 1,6 mètre x 1 m = 1,6 mètre carré.

Le rendement est calculé en divisant la puissance de sortie par la puissance d'ensoleillement et en multipliant par 100. Dans ce cas, la valeur obtenue sera de 18,75.

Où sont utilisés les panneaux solaires ?

Les domaines d'utilisation des panneaux solaires se généralisent de jour en jour. Les applications de ces panneaux, qui sont privilégiés dans différents domaines afin de répondre aux besoins énergétiques de manière durable, se sont également diversifiées. Alors que l'usage domestique se généralise, il est possible de rencontrer des panneaux d'énergie solaire sur les toits. Grâce à ces panneaux placés sur le toit des maisons, la production d'électricité est réalisée et les besoins en énergie sont satisfaits. L'énergie excédentaire produite peut être vendue au réseau. Elle peut également être préférée comme système de chauffage de l'eau à usage domestique.

Les panneaux solaires sont également privilégiés dans les zones commerciales et industrielles. Ces systèmes, qui sont utilisés pour réduire les coûts énergétiques dans les usines, fournissent l'énergie électrique nécessaire à l'usine pendant la phase de production. En outre, les bâtiments commerciaux tels que les hôtels, les centres commerciaux et les immeubles de bureaux peuvent également opter pour ces systèmes afin de réduire leur consommation. En général, les systèmes d'énergie solaire sont aujourd'hui privilégiés pour obtenir la certification « bâtiment vert ».

On sait que le secteur de l'agriculture et des serres comprend également l'utilisation de panneaux. L'énergie solaire est utilisée dans ce secteur pour répondre aux besoins en électricité des machines et pour faire fonctionner les pompes à eau. L'énergie solaire est également utilisée pour chauffer les serres. Dans les zones rurales, lorsqu'il n'y a pas d'accès au réseau, des panneaux solaires sont installés et le rayonnement solaire est utilisé.

Les centrales photovoltaïques sont d'autres domaines où ces panneaux sont utilisés. Les centrales fonctionnant avec des cellules convertissent directement le rayonnement qu'elles reçoivent en énergie électrique. Cette énergie produite est transférée au réseau et mise à la disposition des fournisseurs de services publics. Par ailleurs, les centrales solaires à concentration (CSP) concentrent les rayons à l'aide de miroirs et de lentilles. Cette application est privilégiée pour la production d'électricité à grande échelle.

Aujourd'hui, les panneaux solaires ont également trouvé leur place dans le secteur des transports. Dans ce contexte ;

Grâce à l'énergie solaire, on utilise des drones qui peuvent rester en l'air pendant une longue période et voler sans pilote. En outre, des avions fonctionnant à l'énergie solaire ont également commencé à être développés.
Les panneaux solaires occupent une place importante dans le secteur maritime. L'énergie solaire est une source très économique pour les navires et les bateaux à propulsion électrique. Ces applications permettent de réduire les coûts de carburant et d'assurer un transport sûr sans nuire à l'environnement.
Là encore, les véhicules alimentés par l'énergie solaire peuvent parcourir de longues distances. Les panneaux solaires sont utilisés pour charger les batteries des véhicules électriques.

Les panneaux solaires sont définis comme une source d'énergie très importante pour les technologies spatiales. En effet, la lumière du soleil est constamment présente dans l'espace et les satellites sont donc exposés à une lumière solaire illimitée dans l'espace. On peut donc dire qu'il s'agit d'une source d'énergie très appropriée. Là encore, les panneaux sont utilisés pour répondre aux besoins énergétiques des grandes structures telles que les stations spatiales.

Grâce aux panneaux solaires, le nombre d'appareils fonctionnant à l'énergie solaire augmente. Avec l'énergie solaire, qui s'est généralisée dans un domaine sérieux, des sacs aux projecteurs, des ventilateurs aux horloges ;

Chargeurs
Lampes
Montres
Appareils photo
Projecteurs
Les appareils tels que les systèmes de chauffage et de refroidissement peuvent être rechargés.

Comment réduire la facture d'électricité avec des panneaux solaires ?

Les panneaux solaires permettent de réduire les factures d'électricité ou de produire de l'électricité en utilisant directement l'énergie solaire. La conversion du rayonnement solaire en énergie électrique permet en effet de réaliser de sérieuses économies. De plus, le coût de l'électricité continue de diminuer à long terme.

Tout d'abord, l'énergie solaire est convertie en électricité grâce à ces panneaux afin de répondre aux besoins en électricité des foyers ou des lieux de travail. La quantité d'électricité prélevée sur le réseau est également réduite. Comme l'électricité produite par le panneau est utilisée directement lors des journées les plus ensoleillées, la consommation qui sera répercutée sur la facture diminuera également. Comme ces panneaux, qui produisent une électricité très efficace pendant la journée, réduisent la dépendance vis-à-vis du réseau, la facture d'électricité continue de diminuer.

Les factures d'électricité peuvent également être réduites en vendant de l'électricité au réseau. Les jours nuageux ou la nuit, lorsque l'électricité doit être achetée, l'énergie excédentaire vendue au réseau peut être utilisée. Il est également possible de stocker l'énergie grâce au système de batteries. Grâce aux batteries qui stockent l'énergie produite par les panneaux pendant la journée, celle-ci peut être utilisée lorsque la consommation d'électricité est élevée. Cela permet de réduire la facture d'électricité.

Contributions des panneaux solaires à l'environnemen

Les panneaux solaires, dont les contributions à l'environnement sont extrêmement sérieuses, comptent parmi les technologies les plus importantes. Ces panneaux qui protègent l'écosystème et les ressources naturelles réduisent également les émissions de carbone. Les panneaux solaires, qui réduisent la consommation d'eau tout en améliorant la qualité de l'air, réduisent également les coûts de transport et les déchets. Et surtout, c'est une technologie qui attire l'attention dans la lutte contre le changement climatique.

Réduction des coûts de transport : Comme il peut être produit localement, il peut être utilisé instantanément dans les endroits où l'électricité est nécessaire. Cela permet de réduire les pertes d'énergie liées au transport des combustibles.
Réduction des déchets : Les déchets pétroliers, les cendres de charbon et d'autres substances nocives causent d'importants dommages à l'environnement. Cependant, bien qu'aucun déchet nocif ne soit produit lors de la production d'énergie solaire, celle-ci contribue davantage à la protection de l'environnement grâce à sa production à partir de matériaux recyclables.
Protège les écosystèmes : Malheureusement, les habitats naturels sont détruits lorsque des combustibles fossiles sont libérés. De nombreuses espèces végétales et animales sont affectées par cette situation. Cependant, grâce à l'énergie solaire, les effets sur la vie naturelle sont réduits et les habitats sont également protégés.
Améliore la qualité de l'air : Après la combustion des combustibles fossiles, du dioxyde de soufre, des particules et de l'azote apparaissent. Ces substances polluent gravement l'air. Lorsque l'énergie solaire est utilisée à la place des combustibles fossiles, la pollution de l'air diminue. En outre, la diminution des substances nocives libérées dans l'atmosphère entraîne une réduction des pluies acides.
Réduction de la consommation d'eau : Les panneaux solaires n'ont pas besoin d'eau pour produire de l'énergie. Un sérieux avantage environnemental est fourni dans les régions où les ressources en eau sont plus problématiques.
Protège les ressources naturelles : L'énergie solaire, qui ne pollue pas l'environnement puisqu'il s'agit d'une source d'énergie renouvelable, est efficace pour protéger les ressources souterraines et hydriques.
Réduction des émissions de carbone : Grâce aux panneaux solaires qui ne créent pas d'émissions de carbone lors de la production d'électricité, il n'y a pas d'émissions de carbone. En outre, comme les gaz à effet de serre diminuent également, une contribution importante est apportée à la lutte contre le changement climatique.

Processus et coût de l'installation d'un panneau solaire

Le processus d'installation d'un panneau solaire comprend plusieurs étapes. Le coût varie en fonction de nombreuses situations. Au cours de la préparation préliminaire et du processus de recherche, les besoins sont déterminés, puis les autorisations sont obtenues en fonction des permis et des réglementations locales. Ensuite, le choix des panneaux et la taille du système sont décidés. Le choix des panneaux peut se faire parmi plusieurs types. En outre, la taille du système est calculée en fonction de la puissance requise. Pendant la phase d'installation, la phase de prise de décision commence par la réception d'offres de la part d'entrepreneurs ou de sociétés d'énergie solaire.

L'installation d'un panneau solaire commence par le processus d'assemblage. Après l'installation des panneaux dans les zones désignées, les connexions électriques sont réalisées et le système est testé. En outre, le fait de placer les panneaux dans le bon angle permet d'obtenir un rendement énergétique élevé. Après l'installation, le système est mis en service en obtenant les permis des autorités locales. La procédure d'autorisation n'est pas valable pour toutes les régions. Lors de l'analyse des coûts, les critères suivants sont pris en considération ;

Type de panneau solaire
Taille du système
Coût de la main-d'œuvre
Frais d'installation
Frais d'équipement
Incitations gouvernementales

Si l'on considère le coût moyen ;

À partir de 50 000 lires pour les systèmes de panneaux à petite échelle
à partir de 75 000 lires pour les systèmes de taille moyenne
Pour les systèmes à grande échelle, les chiffres peuvent atteindre 80 à 90 000 lires.

Panneaux solaires : mesures d'incitation et de soutien du gouvernement

Certaines incitations gouvernementales peuvent être mises en avant dans le domaine des panneaux solaires. Les aides financières accordées pour encourager ces investissements se traduisent généralement par des investissements et des déductions fiscales. Par exemple, il existe des réductions de TVA pour les matériaux nécessaires à l'installation des systèmes de panneaux. En outre, des programmes de subventions peuvent être organisés dans le cadre d'incitations et de prêts importants. Là encore, les institutions financières et les banques peuvent proposer des formules de prêt spéciales pour les investissements dans l'énergie solaire. Ces prêts à faible taux d'intérêt doivent être suivis de près.

Dans notre pays, l'application YEKDEM vise à soutenir la production d'électricité. Dans le cadre de cette application, un prix d'achat fixe est garanti pendant un certain temps pour l'électricité produite par les centrales électriques. C'est l'une des activités qui satisfont les investisseurs. Parfois, les municipalités peuvent également mettre en œuvre des programmes d'incitation spéciaux dans le cadre des incitations locales.