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Comment est-ce que la lumière est transformée en électricité ? Quelles sont les utilisations du photovoltaïque ? Quels sont les composants d’un système photovoltaïque et quelle production peut-on en attendre ? Toutes les réponses dans cette rubrique.

A noter
Il manque un boîtier dans le schéma simplifié ci-dessus : ce boîtier, situé en limite de propriété de la maison (vers le grillage à gauche, côté maison), permet au câble de production photovoltaïque (ligne verte) et au câble de consommation (ligne bleue) de se rejoindre.

Ainsi, lorsque le producteur consomme et produit en même temps, l’électricité produite (1), qui est comptabilisée dans le compteur de production (6), rejoint le boîtier en limite de propriété puis remonte dans le compteur de consommation (9) afin d’alimenter la maison en électricité (10).

De la lumière à l’électricité : l’effet photovoltaïque

L’effet photovoltaïque est un phénomène physique propre à certains matériaux appelés semi-conducteurs qui produisent de l’électricité lorsqu’ils sont exposés à la lumière.

Le plus connu d’entre eux est le silicium cristallin qui est utilisé aujourd’hui par 90% des panneaux produits dans le monde, mais il existe de nombreuses autres technologies déjà industrialisées comme les couches minces ou en phase de recherche.

Fonctionnement d’une cellule photovoltaique
Fonctionnement d’une cellule photovoltaique

Lorsque les “grains de lumière” (les photons) heurtent une surface mince de ces matériaux, ils transfèrent leur énergie aux électrons de la matière. Ceux-ci se mettent alors en mouvement dans une direction particulière, créant ainsi un courant électrique qui est recueilli par des fils métalliques très fins. Ce courant peut être ajouté à celui provenant d’autres dispositifs semblables de façon à atteindre la puissance désirée pour un usage donné : ainsi, plusieurs cellules photovoltaïques forment un module et plusieurs modules forment un champ photovoltaïque.

Pour plus de détails sur l’effet photovoltaïque, vous pouvez consultez le site web spécialisé d’Hespul.

Les applications du photovoltaïque

Un système photovoltaïque peut servir :

  • soit à alimenter un site isolé, c’est-à-dire un site non relié au réseau public de distribution électrique (chalet en montagne par exemple), pour lui permettre d’avoir accès aux usages les plus basiques de l’électricité, en général : éclairage, réfrigérateur, poste de radio.
  • soit à alimenter un site raccordé au réseau public de distribution, afin que le bilan énergétique de ce site soit amélioré par un apport en énergie renouvelable  .

Pour plus d’information sur les applications du photovoltaïque, vous pouvez consulter le site web spécialisé d’Hespul.

Les systèmes et leurs composants

Les capteurs (ou modules) photovoltaïques sont constitués d’un ensemble de cellules photovoltaïques qui génèrent un courant continu lorsqu’elles sont exposées à la lumière. Attention : c’est la lumière qui produit, non la chaleur !

Pour plus de détails sur les systèmes photovoltaïques et leurs composants, nous vous invitons à consulter le site web spécialisé d’Hespul.

La production attendue

Plusieurs facteurs peuvent affecter la production d’un site photovoltaïque :

La localisation géographique

La production électrique d’un site photovoltaïque peut être déterminée par les données météorologiques d’ensoleillement annuel du site. La carte ci-dessous donne la production électrique moyenne attendue dans les conditions optimales d’implantation pour un système photovoltaïque d’une puissance de 1 kWc (environ 9 m²) avec des modules polycristallins courants.

L’implantation du système

C’est-à-dire son orientation et son inclinaison.

En France, les panneaux doivent idéalement être exposés plein sud et être inclinés à 30 degrés par rapport à l’horizontale pour produire un maximum d’énergie sur l’année.

Cependant, des écarts de plus ou moins 45° par rapport au sud (c’est-à-dire de sud-est à sud-ouest) et une inclinaison de 20 à 60° par rapport à l’horizontale sont acceptables et n’engendrent pas de baisse de production importante.

Le tableau ci-dessous donne le facteur de correction à appliquer à la production attendue du système en fonction de son orientation et de son inclinaison.

facteurs de correction pour une inclinaison et une orientation données
facteurs de correction pour une inclinaison et une orientation données

Les ombrages éventuels

Un ombrage sur les capteurs peut avoir des origines diverses : arbre, bâtiment ou relief naturel installé plus au sud que le système photovoltaïque. Cet ombrage est aussi appelé un masque. Selon la taille de l’obstacle et surtout sa hauteur, l’impact de l’ombrage (une perte de production) est plus ou moins important, c’est pourquoi il vaut mieux le quantifier avant d’investir.

Si vous pensez que votre site va subir un ou plusieurs ombrages, vous devez réaliser un relevé de masque en utilisant, par exemple, la méthode mise à disposition dans nos publications sur le site internet d’Hespul dédié au photovoltaique

Systèmes mixtes thermiques/photovoltaïques

Il existe des capteurs dits « hybrides » photovoltaïques/thermiques, utilisant de l’eau ou de l’air pour transporter la chaleur du capteur jusqu’au logement. Ainsi le système produit à la fois de l’électricité et de l’eau chaude/du chauffage par air chaud.

Télécharger notre fiche technique sur les systèmes aérovoltaïques/hybrides