La production d'énergie photovoltaïque utilise l'effet photovoltaïque pour convertir directement l'énergie lumineuse en électricité. Ses trois principaux composants sont le panneau solaire (module), le contrôleur et l'onduleur. Les composants électroniques constituent la majorité de ses éléments clés. Un module solaire de grande surface est réalisé en connectant des cellules solaires en série, en les encapsulant pour les protéger, puis en ajoutant des contrôleurs de puissance et d'autres composants pour former un générateur d'énergie photovoltaïque.
1. Quel est le processus de production d'énergie solaire ?
La production d'énergie photovoltaïque est le processus de conversion directe de l'énergie solaire en électricité.
L'énergie photovoltaïque est actuellement le moyen le plus répandu de produire de l'électricité solaire. Par conséquent, on parle désormais couramment de production d'énergie solaire photovoltaïque.
2. Comment les cellules solaires produisent-elles de l'électricité ?
La cellule photovoltaïque est le type le plus élémentaire d'unité de production d'énergie photovoltaïque, car il s'agit d'un dispositif semi-conducteur qui convertit directement la lumière et l'électricité issues du rayonnement solaire en courant continu.
Le dopage du silicium cristallin avec des éléments spécifiques (tels que le phosphore, le bore, etc.) provoque un déséquilibre persistant dans la charge moléculaire du matériau, ce qui donne un matériau semi-conducteur doté de propriétés électriques uniques, responsables des caractéristiques électriques distinctes des cellules photovoltaïques.
Exposés à la lumière du soleil, les semi-conducteurs aux propriétés électriques uniques peuvent générer des charges libres. Lorsque leurs extrémités sont fermées, ces charges libres s'accumulent et se déplacent dans une direction précise, produisant ainsi de l'énergie électrique.
3. Quels sont les avantages de la production d'énergie photovoltaïque ?
1) Étendue
La surface de la Terre est irradiée par le rayonnement solaire, et cette énergie peut être utilisée et exploitée quel que soit le lieu géographique : terre, mer, montagnes ou plaine. Bien que la durée et l’intensité de l’irradiation varient, celle-ci est largement diffuse et n’est pas affectée par les conditions météorologiques ni par le lieu.
2) Durabilité et infini
Le soleil produit suffisamment d'énergie nucléaire à ce rythme pour alimenter des réserves d'hydrogène pendant des dizaines de milliards d'années. Face à la grave dégradation écologique actuelle, l'énergie solaire est une source d'énergie totalement propre, renouvelable et inépuisable.
3) Sites d'installation adaptables
Un toit ouvert présente l'avantage de ne pas être affecté par l'orientation du bâtiment, permettant ainsi à la lumière de pénétrer à l'intérieur plus longtemps et minimisant les effets d'ombre. Outre les toits des bâtiments résidentiels, la production d'énergie photovoltaïque se retrouve également dans les bâtiments industriels, où l'énergie solaire est utilisée pour répondre aux besoins en électricité de l'installation. Le développement de la technologie photovoltaïque distribuée en toiture peut également contribuer efficacement à résoudre le problème de la consommation d'électricité à l'échelle d'un comté dans le cadre de la réhabilitation des zones rurales.
4) Verdoyant
Bien entendu, un volume sonore élevé et une luminosité accrue consomment davantage d'électricité. Réduire la luminosité et le volume permet non seulement de protéger les yeux et les oreilles, mais aussi de réaliser des économies d'énergie.
5) Renforcer la sécurité énergétique du pays
En réduisant leur dépendance à la production d'électricité à partir de combustibles fossiles, les citoyens peuvent améliorer la sécurité énergétique nationale et ainsi éviter les crises énergétiques et l'instabilité du marché des combustibles. L'utilisation de l'énergie photovoltaïque peut contribuer à atteindre cet objectif.
6) Frais d'entretien et d'exploitation minimes
Le fonctionnement d'un système de production d'énergie photovoltaïque est robuste et fiable, et ne comporte aucune pièce de transmission mécanique. Associé à la généralisation des technologies de contrôle automatisé, un tel système peut produire de l'électricité tant qu'il y a des modules photovoltaïques. Il en résulte des coûts de maintenance très faibles, voire inexistants.
4. Quels types de projets de production d'énergie solaire existe-t-il ?
Les projets photovoltaïques peuvent être classés comme « distribués » ou « centralisés » en fonction de leur configuration.
Centrales photovoltaïques distribuées : Les centrales photovoltaïques d’une taille spécifique, installées chez l’utilisateur ou raccordées au réseau électrique, sont appelées centrales photovoltaïques distribuées. Ce type de centrale peut fournir directement de l’électricité aux personnes à proximité et est généralement installé au sol, sur un mur ou un toit.
Centrale électrique centralisée : principalement utilisée dans de vastes espaces comme les montagnes et les déserts. Grâce à l’utilisation de nombreux panneaux photovoltaïques ou de systèmes de suivi solaire, ce type de centrale capte l’énergie solaire et la transforme en électricité qui est ensuite distribuée aux consommateurs situés loin du lieu de production.
Centrales photovoltaïques intégrées au bâtiment : elles sont créées en fusionnant la technologie de production d’énergie solaire avec l’architecture d’un bâtiment, faisant ainsi du système solaire une partie intégrante de la structure. Ce type de centrale peut être installé sur le balcon, la façade rideau, le toit ou d’autres surfaces du bâtiment.
Les centrales photovoltaïques peuvent également être réparties dans les groupes suivants en fonction de leurs caractéristiques technologiques et de leurs scénarios d'application :
Centrale photovoltaïque domestique : principalement utilisée dans les bâtiments résidentiels, il s’agit d’un système de production d’énergie photovoltaïque distribué à petite échelle. Pour répondre à leurs besoins en électricité, les propriétaires peuvent installer des panneaux solaires sur leur toit et produire ainsi de l’énergie renouvelable.
Centrales photovoltaïques commerciales : elles se situent entre les centrales photovoltaïques centralisées et résidentielles en termes de taille, et elles conviennent à une utilisation dans les bâtiments commerciaux, les parcs industriels et autres lieux.
Centrales photovoltaïques rurales : elles sont principalement utilisées dans les régions rurales, où elles fournissent aux agriculteurs une énergie propre et contribuent à résoudre le problème de la pénurie d’électricité.
Centrales photovoltaïques rurales : elles sont principalement utilisées dans les régions rurales, où elles fournissent aux agriculteurs une énergie propre et contribuent à résoudre le problème de la pénurie d’électricité.
Centrale photovoltaïque en établissement public : elle décrit l’utilisation de la technologie de production d’énergie solaire dans des lieux fréquentés par le grand public, tels que les gares routières, les écoles et les hôpitaux.
Centrale photovoltaïque flottante : ce type de système de production d’énergie est principalement utilisé dans les réservoirs, les lacs et autres étendues d’eau où des panneaux photovoltaïques sont installés à la surface de l’eau.
5. Qu’est-ce qui fait de l’énergie photovoltaïque une source d’énergie verte et à faible émission de carbone ?
D'après une étude du Fonds mondial pour la nature (WWF), l'installation d'un système photovoltaïque de 1 kW permet de produire 1 200 kWh d'électricité par an, de réduire la consommation de charbon (charbon standard) d'environ 400 kg et les émissions de dioxyde de carbone d'environ une tonne. L'énergie photovoltaïque présente des avantages considérables en matière d'énergie, de protection de l'environnement et d'économie. Elle constitue l'une des meilleures sources d'énergie verte disponibles dans notre pays.
Le développement des énergies renouvelables, comme l'énergie photovoltaïque, est un moyen efficace de lutter contre les problèmes environnementaux tels que la pollution atmosphérique et les pluies acides. Selon une étude du WWF, installer un système photovoltaïque d'un mètre carré équivaut à planter 100 mètres carrés d'arbres.
