Le principe des différents systèmes d’énergie solaire

L’énergie solaire est une source d’énergie renouvelable et durable qui a plusieurs applications. Il s’agit d’une méthode rentable de production d’énergie qui peut être utilisée dans des opérations locales ou à grande échelle. L’énergie solaire devient un choix plus populaire pour les personnes qui cherchent une alternative aux sources d’énergie traditionnelles.

Les panneaux solaires produisent de l’électricité en convertissant la lumière du soleil, un processus appelé effet photovoltaïque. Les batteries peuvent être transformées en courant alternatif, destiné aux équipements. Certains systèmes solaires peuvent exporter l’énergie excédentaire vers le réseau électrique en échange de crédits. Les systèmes de stockage par batterie sont disponibles dans une gamme de configurations qui varient en fonction du système.

Les systèmes d’énergie solaire sont divisés en trois types : en réseau, hors réseau et hybride. Les systèmes solaires en réseau, également appelés  » grid-tie « , sont actuellement reliés au réseau électrique principal. Les systèmes hors réseau, quant à eux, ne sont pas reliés au réseau électrique. Les systèmes hybrides sont reliés au réseau, mais ils comportent également un système de stockage sur batterie.

Le système connecté au réseau

Ces systèmes photovoltaïques sont directement reliés au réseau public d’énergie et ne nécessitent pas de batteries. À la place des batteries, ces systèmes reposent sur des micro-onduleurs ou des onduleurs solaires qui sont reliés au réseau électrique public. Vous avez la possibilité de revendre votre électricité solaire supplémentaire au réseau ou de la stocker. La plupart du temps, vous serez rémunéré par un tarif de rachat (FiT) pour l’électricité exportée.

En raison des critères de sécurité requis, les systèmes en réseau sont moins productifs et moins efficaces pendant les coupures de courant. Les coupures de courant se produisant souvent lorsque le réseau énergétique est interrompu. En effet, la continuation de l’envoi d’électricité dans un réseau endommagé risque de mettre en péril la sécurité des personnes qui s’occupent de la ou des pannes.

Les systèmes hybrides dotés d’un stockage sur batterie peuvent se séparer immédiatement du réseau et continuent la fourniture d’électricité en cas de panne, alors que les systèmes solaires solo doivent s’éteindre pour rester connectés au réseau.

Dans un système solaire connecté au réseau, l’électricité passe des panneaux solaires au tableau de distribution et enfin au compteur. Le compteur détermine la quantité d’électricité exportée ou importée.

Cette électricité est ensuite utilisée par le réseau électrique.

Les systèmes de comptage diffèrent d’un pays à l’autre et d’une juridiction à l’autre. En général, lorsque l’énergie solaire excédentaire est fournie au réseau, elle peut être utilisée par d’autres utilisateurs du réseau. Des batteries supplémentaires peuvent être intégrées ultérieurement aux systèmes en réseau, si nécessaire.

Le système hors réseau

Le système hors réseau n’étant pas actuellement relié au réseau électrique, le stockage sur batterie est nécessaire. Les systèmes hors réseau doivent être construits avec soin pour s’assurer qu’ils produisent suffisamment d’électricité tout au long de l’année. En plus, ils présentent une capacité de batterie appropriée pour répondre aux besoins de la résidence, notamment en hiver, en raison d’un ensoleillement moindre.

Les batteries et les onduleurs hors réseau coûtent un peu plus cher que leurs équivalents en réseau, ce qui explique leur utilisation dans des zones isolées, déconnectées du réseau électrique. Comme le prix des batteries continue de baisser, la commercialisation des batteries solaires hors réseau s’est développée dans les zones urbaines et rurales.

Il existe plusieurs modèles de systèmes hors réseau pour répondre à différents besoins. Un gros système relié au courant alternatif, par exemple, peut être nécessaire pour une résidence dont la demande énergétique est élevée, mais un système plus petit relié au courant continu peut suffire pour une cabane ou un camping-car. Un régulateur de charge solaire régule la charge de la batterie dans un système à courant continu. Puis, la puissance continue est généralement convertie en courant alternatif et fournie à des appareils ménagers via un convertisseur hors réseau.

Dans un système hors réseau, aucun réseau public d’énergie ne fonctionne. Une fois que les panneaux solaires de votre propriété ont utilisé l’électricité excédentaire que produisent les appareils, celle-ci est acheminée vers le système de batteries. Lorsque la batterie est entièrement chargée, l’électricité du système solaire est coupée. En cas d’absence d’utilisation du système solaire, les appareils électriques tirent de l’énergie des batteries

Le système hybride

Les systèmes hybrides qui combinent l’énergie solaire et le stockage sur batterie deviennent une alternative plus courante pour les personnes souhaitant utiliser l’énergie solaire. L’énergie solaire peut être produite au cours de la journée puis stockée dans des batteries pour être utilisée la nuit. Cela signifie que les utilisateurs peuvent bénéficier des avantages des deux systèmes grâce au chargement des batteries avec de l’énergie bon marché en dehors des heures de pointe, tout en bénéficiant d’un réseau de secours.

Lorsque vos appareils utilisent l’électricité solaire, tout surplus d’énergie est acheminé vers le banc de batteries dans ce système. Dès que la batterie est complètement chargée, le système solaire cesse de lui fournir de l’énergie. En effet, l’énergie électrique de la batterie doit être utilisée pour alimenter la maison, généralement pendant les heures de pointe de la nuit, lorsque les tarifs d’électricité sont les plus élevés.

Le réseau énergétique est un réseau de centrales électriques et de lignes de transmission qui fournit de l’électricité aux ménages et aux entreprises. Selon la conception du système hybride et l’autorisation du fournisseur d’électricité, l’électricité solaire excédentaire peut être transmise au système par le biais du compteur. Quand l’installation solaire n’est pas généralement utilisée et que les batteries n’ont plus d’énergie utilisable, les appareils commencent à tirer de l’énergie du réseau.

Vous pouvez contribuer à minimiser la demande du réseau aux heures de pointe en exportant l’électricité solaire vers le réseau lorsque vos batteries sont pleines. Vous pouvez également l’utiliser pour stocker l’électricité excédentaire produite par les panneaux solaires pendant la journée, afin de pouvoir la récupérer la nuit lorsque votre système est inactif. Par conséquent, vous pouvez contribuer à équilibrer la charge du réseau, ce qui le rend plus efficace.

Le système solaire : les principaux composants

L’onduleur solaire

L’onduleur solaire du système de production d’électricité solaire est un composant essentiel pour convertir le courant continu en courant alternatif. Les onduleurs à branche et les micro-onduleurs sont les deux types d’onduleurs solaires.

  • Les onduleurs de type String sont les plus anciens, dans lesquels les panneaux sont connectés en série et le courant continu est transmis à l’onduleur pour la conversion.
  • Les micro-onduleurs sont une technologie plus récente qui associe un micro-onduleur à chaque panneau. Le courant continu sur le toit est converti en courant alternatif puis envoyé vers le panneau de distribution électrique.

Les deux types de systèmes présentent des avantages et des inconvénients, et il est essentiel de choisir le type d’onduleur qui convient à vos besoins particuliers. Il existe également des onduleurs en chaîne avec des optimiseurs de puissance intégrés qui sont reliés à l’arrière de chaque panneau. Les optimiseurs peuvent suivre et réguler chaque panneau séparément afin de garantir que tous les panneaux fonctionnent au maximum de leur efficacité dans toutes les situations.

Le tableau de distribution de l’électricité

Le tableau de distribution d’un système relié au réseau est chargé de connecter les nombreux circuits ou appareils de la maison à l’énergie AC produite par l’onduleur solaire. Selon cette méthode, l’électricité excédentaire du système solaire est transmise au réseau électrique via un compteur d’énergie. Dans certains pays, toute l’énergie solaire alimente le réseau par le biais d’une procédure dite de comptage brut.

Dans tous les cas, le tableau électrique est essentiel pour garantir une utilisation réussie et efficace de l’énergie solaire. En cas de système hybride, une batterie peut être employée pour stocker et exporter l’électricité excédentaire. Certains onduleurs hybrides peuvent également être couplés à un tableau électrique de secours spécialisé, ce qui permet d’alimenter certains « circuits critiques » ou charges cruciales en cas de perte ou de panne du réseau.

Les batteries

Les batteries sont un élément crucial de tout système de stockage de l’énergie solaire. Il en existe deux types : les batteries au plomb et les batteries lithium-ion. Les batteries au plomb sont utilisées dans les dispositifs de stockage de l’énergie solaire depuis de nombreuses années et sont les plus répandues. Elles sont cependant les plus lourdes et les moins efficaces.

Les batteries lithium-ion sont la forme la plus récente de batterie sur le marché, et elles sont beaucoup plus légères et plus efficaces que les batteries plomb-acide. Elles sont toutefois plus chères. Les systèmes de stockage de l’énergie solaire peuvent être construits de différentes manières, et le type de batterie que vous choisirez sera déterminé par vos besoins particuliers.

Les batteries au plomb sont mesurées en ampères-heures (Ah), tandis que les batteries lithium-ion sont mesurées en kilowattheures (kWh). Cependant, leur capacité n’est pas entièrement utilisée. Les batteries lithium-ion peuvent être augmentées en utilisant jusqu’à 90 % de leur capacité, mais les batteries plomb-acide n’en utilisent que 40 %. Les batteries au plomb peuvent être vidées de leur pleine capacité, mais uniquement dans des conditions d’urgence.

Les panneaux solaires

La plupart des panneaux solaires contemporains sont dotés d’une combinaison de cellules photovoltaïques à base de silicium qui produisent de l’électricité en courant continu à partir du soleil. Les panneaux solaires sont généralement constitués de plusieurs cellules photovoltaïques qui sont reliées entre elles et câblées aux panneaux adjacents.

Contrairement aux cellules thermiques, les cellules solaires n’absorbent pas la chaleur. Au contraire, les cellules photovoltaïques captent la lumière ou l’irradiation solaire, ce qui génère de l’électricité. La méthode la plus courante consiste à relier les panneaux solaires entre eux pour former un champ solaire.

De nombreux facteurs influencent la quantité d’électricité solaire produite. Le degré et l’orientation d’inclinaison des panneaux solaires, ainsi que leur efficacité, les pertes possibles en cas d’ombre, de saleté ou même de température ambiante, ont tous un impact sur la production. Le rendement des différents panneaux solaires varie en fonction du fabricant.

Dans des situations sombres et couvertes, les panneaux solaires peuvent créer de l’énergie, bien que la quantité d’énergie produite varie en fonction de la hauteur et de l’épaisseur des nuages. En effet, la quantité d’énergie lumineuse reçue par la région est évaluée en termes d’heures d’ensoleillement maximal, qui se situe généralement au cours d’une journée. Les heures de pointe d’ensoleillement sont affectées par l’emplacement et la saison.

Conclusion

L’utilisation des systèmes solaires photovoltaïques a connu une croissance rapide ces dernières années en raison de leurs nombreux avantages. Les systèmes photovoltaïques peuvent être utilisés pour diverses applications, notamment pour alimenter les maisons, les entreprises et les bâtiments publics, pour fournir de l’énergie portable aux véhicules de loisirs, aux bateaux et aux cabanes isolées, et pour produire de l’électricité pour les véhicules électriques. Les systèmes photovoltaïques solaires peuvent également être utilisés pour produire de l’eau chaude ou de la vapeur pour le chauffage des locaux, l’eau chaude sanitaire ou les processus industriels.

Les systèmes d’énergie solaire sont généralement classés en fonction de leur statut de connexion au réseau. Les systèmes solaires photovoltaïques raccordés au réseau sont physiquement connectés au réseau électrique principal et sont utilisés pour compléter ou remplacer l’électricité du réseau conventionnel. Les systèmes solaires photovoltaïques hors réseau, ou autonomes, ne sont pas physiquement connectés au réseau électrique principal et sont utilisés dans des endroits éloignés où il n’y a pas de réseau électrique.

Les systèmes solaires photovoltaïques hybrides sont similaires aux systèmes en réseau dans la mesure où ils sont physiquement connectés au réseau électrique principal. Cependant, les systèmes hybrides comprennent également un système de stockage sur batterie, ce qui leur permet de fournir de l’énergie même lorsque le réseau est en panne.