Aperçu des principaux concepts des sources d'énergie photovoltaïques
Tri systématique en groupes
Il existe deux types de systèmes photovoltaïques : ceux qui fonctionnent sans être raccordés au réseau et ceux qui le sont.
1. Un système photovoltaïque autonome est également appelé système hors réseau. Il se compose principalement d'un module de cellules solaires, d'un moteur et d'un accumulateur. Un convertisseur de courant alternatif (CA) est nécessaire pour alimenter une charge fonctionnant en courant alternatif. Les centrales photovoltaïques autonomes regroupent différents systèmes d'alimentation indépendants, tels que les systèmes solaires domestiques, les systèmes d'alimentation pour villages ruraux et les systèmes photovoltaïques avec batteries de stockage. Ces systèmes peuvent fonctionner de manière autonome et sont utilisés pour de nombreuses applications, comme l'alimentation de signaux de contact, la protection contre les surtensions et l'éclairage public à l'énergie solaire.
2. Une solution énergétique raccordée au réseau transforme le courant continu produit par les panneaux solaires en courant alternatif compatible avec le réseau électrique municipal. Cela permet un raccordement direct au réseau public. Ces systèmes, dits « connectés au réseau », peuvent être équipés ou non de batteries. Le système raccordé au réseau et doté d'accumulateurs peut être facilement programmé pour se connecter ou se déconnecter du réseau selon les besoins. Les systèmes photovoltaïques résidentiels raccordés au réseau sont généralement équipés d'accumulateurs. En revanche, les systèmes plus importants sont généralement des systèmes photovoltaïques raccordés au réseau sans accumulateurs, non programmables et sans alimentation de secours. Les grandes centrales photovoltaïques raccordées au réseau national produisent de l'énergie solaire injectée dans le réseau. L'énergie produite par ces centrales est directement distribuée aux foyers et aux entreprises via le réseau. Investir dans ce type de centrale est cependant coûteux, long à construire, encombrant et son développement est limité ces dernières années. La plupart des installations photovoltaïques raccordées au réseau sont des installations de petite taille et disséminées, comme les panneaux solaires intégrés aux bâtiments. Ce type d'installation est privilégié car il est peu coûteux à mettre en œuvre, rapide à installer, peu intrusif et bénéficie d'un fort soutien politique.
Pièces de quincaillerie
Un système d'énergie photovoltaïque comprend un champ de panneaux solaires, une batterie de stockage, un contrôleur de charge et de décharge, un onduleur, un boîtier de distribution CA, un système de suivi solaire et d'autres composants importants.
Certains outils fonctionnent de cette manière :
dispositif à énergie solaire
La lumière, comme celle du soleil ou d'autres sources lumineuses, permet à la cellule d'absorber de l'énergie et de générer une charge électrique à ses deux extrémités. Ce phénomène est appelé « tension photo-générée ». On parle aussi d'effet photoélectrique. Pour que la lumière soit convertie en électricité, une force électromotrice doit exister entre les deux extrémités d'une cellule solaire. C'est ce qu'on appelle l'effet solaire. Il est plus facile de convertir l'énergie en une autre forme d'énergie grâce aux cellules solaires. Ces cellules sont composées de trois types de silicium : les cellules solaires en silicium amorphe, les cellules solaires en silicium polycristallin et les cellules solaires en silicium monocristallin.
Une batterie qui stocke l'énergie
Lorsque le champ de cellules solaires est activé, le système peut stocker l'énergie produite et la redistribuer à la charge à tout moment de la journée. Pour produire de l'énergie, les cellules solaires doivent être peu coûteuses, avoir une longue durée de vie, bien supporter les fortes décharges, se recharger rapidement et nécessiter peu ou pas d'entretien. Elles doivent également pouvoir fonctionner dans une large plage de températures.
Commandes de charge et de décharge
Sans aucune intervention de votre part, cet outil empêche les batteries de se charger ou de se décharger trop rapidement. La durée de vie d'une batterie dépend du nombre de cycles de décharge et de leur profondeur. C'est pourquoi il est essentiel de disposer d'un moniteur de charge et de décharge capable de prévenir les surcharges et les sous-décharges.
Le courant alternatif (CA) est l'opposé du courant continu (CC), et un générateur transforme le courant continu en courant alternatif.
Un onduleur est un dispositif qui transforme le courant continu en courant alternatif. La charge est alimentée en courant alternatif, tandis que les cellules solaires et les batteries fonctionnent en courant continu ; un interrupteur est donc nécessaire. Selon leur fonctionnement, on distingue deux types d'onduleurs : les onduleurs solaires autonomes et les onduleurs raccordés au réseau électrique. Si vous utilisez uniquement des cellules solaires pour produire de l'électricité, vous pouvez alimenter une autre charge avec un générateur autonome. Le transformateur solaire raccordé au réseau permet au système d'énergie solaire de fonctionner avec celui-ci. Il existe deux types d'onduleurs : les onduleurs à onde sinusoïdale et les onduleurs à onde carrée. Un convertisseur à onde carrée est simple et économique à fabriquer, mais il génère une importante composante harmonique. Il est généralement utilisé pour des besoins en harmoniques de quelques centaines de watts ou moins. Les onduleurs à onde sinusoïdale sont plus coûteux, mais peuvent alimenter une grande variété d'applications.
Un appareil qui contrôle le suivi solaire
L'angle d'incidence du soleil varie tout au long de l'année, au gré des phases de la saison. Les systèmes de suivi solaire étant fixes, les cellules photovoltaïques doivent être constamment orientées vers le soleil pour un fonctionnement optimal. Actuellement, le dispositif utilise la longitude et la latitude pour déterminer l'angle d'incidence du soleil à différentes périodes de l'année. Grâce à un automate programmable (PLC), un microcontrôleur ou un logiciel, la position du soleil est maintenue constante tout au long de l'année. Ce suivi est réalisé en calculant la position du soleil. Ce système utilise des données informatiques et nécessite les coordonnées GPS de la Terre. Une fois installé, le système est difficile à déplacer ou à démonter ; les données et les paramètres doivent être réinitialisés à chaque intervention. Les principes, les circuits, la technologie et l'équipement sont complexes et leur modification est difficilement réalisable par des non-spécialistes. Les systèmes de suivi solaire intelligents peuvent être installés sur des voitures et des trains rapides, ainsi que sur des navires, des véhicules de la marine, des véhicules de communication d'urgence et des véhicules militaires spéciaux. Le système de suivi solaire intelligent permet de s'assurer que le système reste aligné avec le soleil, peu importe sa position ou sa rotation.
Que pouvez-vous faire avec l'énergie solaire ?
L'effet photovoltaïque, résultant de l'interaction entre les cellules d'un semi-conducteur et la lumière, est le principe de la production d'énergie photovoltaïque (PV). Il transforme la lumière en électricité. La cellule solaire est l'élément principal. Les modules solaires de grande surface sont constitués de cellules solaires alignées et protégées. Ces modules sont ensuite assemblés avec des régulateurs de puissance et d'autres composants pour former un système de production d'énergie photovoltaïque. L'avantage du PV réside dans sa capacité à être utilisé dans de nombreux endroits, le soleil brillant partout. Parmi ses autres atouts, citons sa sécurité, sa fiabilité, son fonctionnement silencieux et non polluant, l'absence de consommation de combustible et la possibilité d'installer les câbles directement sur le site, ce qui accélère la construction. L'énergie photovoltaïque utilise les cellules solaires pour convertir directement la lumière du soleil en électricité, selon le principe de l'effet photovoltaïque. Un système photovoltaïque est principalement composé de panneaux solaires (ou modules), de régulateurs et d'onduleurs. Il peut fonctionner de manière autonome ou être raccordé au réseau électrique. Comme la plupart de ces composants sont électriques et non mécaniques, les équipements photovoltaïques sont de très bonne facture, fiables, durables et simples à installer et à entretenir. La technologie photovoltaïque pourrait être utilisée pour tout, de l'alimentation des vaisseaux spatiaux aux maisons, des jeux aux centrales électriques de plusieurs mégawatts, et bien plus encore.
Les cellules solaires, disponibles sous forme de plaquettes (silicium monocristallin, polycristallin ou amorphe) et de cellules à couches minces, constituent les éléments de base du photovoltaïque. Actuellement, les batteries monocristallines et polycristallines sont les plus utilisées pour les petits systèmes et l'alimentation de secours des ordinateurs.
