Panneau solaire photovoltaïque
Un article de Encyclo-ecolo.com.
Les panneaux photovoltaïques
Une famille qui s’équipe d’une micro-centrale photovoltaïque d’une puissance de 1 à 5 kW devra utiliser de 8 à 40m2 de panneaux – en fonction de sa consommation bien entendu. Cela doit l’aider à diminuer sa facture d’électricité de quasiment intégralement. Comment ? Grâce aux panneaux solaires photovoltaïques et à leurs cellules photovoltaïques.
Les 3 types de panneaux solaires photovoltaïques
Il existe 3 types de panneaux solaires : leur différence tient dans la nature des cellules qui les composent.
Ces cellules solaires sont toutes fabriquées à partir de silicium. Le silicium est semi-conducteur et est très utilisé dans l’industrie électronique. Les plaquettes de silicium absorbent les photons émis par le rayonnement du soleil et les transforment en énergie électrique. Leur rendement est de 14 à 18%.
Les 3 types de cellules photovoltaïques elles ont des caractéristiques et des modes de production bien distincts.
Les cellules photovoltaïques monocristallines
- Les cellules photovoltaïques monocristallines sont les cellules (photopiles) de la première génération
- Les cellules monocristallines sont très pures car issues d'un bloc de silicium fondu.
- Les cellules monocristallines plus difficiles à produire, donc plus chères à la vente.
- Fragiles, les cellules photovoltaïques monocristallines sont placées entre deux plaques de verre afin de former un module qui est relativement lourd.
- Les cellules monocristallines sont le plus souvent octogonales et de couleur uniforme bleu ou gris foncés
- Les cellules photovoltaïques monocristallines sont celles qui ont le meilleur rendement (entre 13 et 17%)
Les cellules photovoltaïques polycristallines
- Les cellules polycristallines sont fabriquées à partir d'un bloc de silicium cristallisé en forme de cristaux multiples. Vues de près, distingue les orientations différentes des cristaux (tonalités différentes) des cellules photovoltaïques polycristallines.
- Fragiles, les cellules photovoltaïques polycristallines (comme les monocristallines) sont placées entre deux plaques de verre afin de former un module qui est relativement lourd.
- Les cellules photovoltaïques polycristallines ont un rendement de 11 à 15%, mais leur coût de production est moins élevé que les cellules monocristallines.
- Les cellules photovoltaïques polycristallines ont souvent un aspect rectangulaire et d'apparence bleu profond oo bleu nuit.
- Les cellules photovoltaïques polycristallines sont les cellules les plus répandues, du fait de leur rendement très comparable voire identique à celui des cellules photovoltaïques monocristallines.
- Les cellules photovoltaïques polycristallines offrentl le meilleur rapport qualité/prix.
La production moyenne avec un système polycristallin d’une puissance de 1 kWc sur environ 9 m2 est de 1100 à 1300 kWh dans le Sud Est, la Corse, les Pyrénées Orientales.
De 950 à 1100 kWh dans le sud est, le pays basque, le Bordelais maritime. de 800-950 kWh dans une grande zone couvrant le centre, le Lyonnais, les Pays de la Loire, la Bretagne, la Normandie De 700 à 800 kWh dans le Nord, le Nord Est, l’Alsace, la Belgique.
Les cellules photovoltaïques amorphes
- Les cellules photovoltaïques amorphes sont produites à partir d'un "gaz de silicium", qui est projeté sur du verre, du plastique souple ou du métal, par un procédé de vaporisation sous vide. Cette technique permet d'utiliser des couches très minces de silicium qui sont appliquées sur du métal, du verre, du plastique souple.
- Les cellules photovoltaïques amorphes sont bien moins chères à produire que les autres mais leur rendement n'est que 7% à 9% (certains disent 8% maximum).
- Les cellules photovoltaïques amorphes sont utilisées pour lespanneaux souples ou pliables. Les cellules photovoltaïques amorphes peuvent servir dans une membrane étanche pour couvrir des toits ou des véhicules par exemple.
Panneaux solaires photovoltaïques ; un marché sous tension
Les cellules photovoltaïques monocristallines et polycristallines représentent 90% du marché en 2008. Le matériau de base de leur production est le silicium qui est très abondant sur terre mais pour fabriquer des cellules photovoltaïques, il faut un silicium d'une très grande pureté dont le coût est de plus en plus important dans le coût total d'une cellule photovoltaïque.
La pénurie de silicium de qualité qui est apparue en 2006 (disparu en 2008/09) montre la fragilité du marché. Elle a entraîné une tension sur le marché mondial de l'approvisionnement en silicium et donc une augmentation du prix des cellules photovoltaïques .
Il existe d'autres technologies de production de cellules photovoltaïques à couches minces :
- le CIS (cuivre-indium-sélenium) ou CdTe (tellure de cadmium). Ces techniques permettent de capter les différentes fréquences du spectre lumineux, ce qui donne à ces cellules photovoltaïques un meilleur rendement (jusqu'à 12%).
Effet photovoltaïque- Le saviez vous ?
L'effet photovoltaïque consiste en l’apparition d'une différence de potentiel entre 2 couches d'une plaquette de semi-conducteur dont les conductibilités sont opposées, ou entre un semi-conducteur et un métal sous l'effet d'un flux. Le fait qu’un électron agit sur certains matériaux, en mettant en mouvement un électron, a été découvert en 1939 par le physicien Becquerel.
Les démarches administratives pour installer un panneau photovoltaïques
Si vous confier votre installation à votre installateur conseil, vous devez commencer par rédiger un mandat pour lui donner pouvoir de réaliser toutes les démarches en votre nom. Soyez attentif à la bonne constitution du dossier : un justificatif manquant peut fortement rallonger les délais de réponse de vos interlocuteurs.
1 – Obtenir le financement des travaux du panneau photovoltaïque
Avant toute chose, vous devez vous assurer que vous avez les moyens de financer l’ensemble des travaux. Validez votre éligibilité au crédit d’impôt, ou les conditions d’un prêt personnel auprès de votre banque. Si vous pensez obtenir des subventions de la part des collectivités locales dont vous dépendez, c’est maintenant qu’il faut s’en occuper.
2 – Déposer en mairie la déclaration préalable de travaux du panneau photovoltaïque
C’est une étape importante de vos démarches : ERDF (Électricité Réseau Distribution France), qui va raccorder l’installation au réseau, doit s’assurer que vous avez eu l’autorisation de votre mairie pour poser les panneaux sur votre habitation. Vous devez remplir un formulaire fourni par la mairie, et y joindre un certain nombre de pièce justificatives (plan de situation de terrain, plan de toiture, représentation de la future installation…). On vous remet immédiatement un récépissé de déclaration, mais vous devrez attendre un mois avant de recevoir le certificat de non-opposition.
3 – Assurer l’installation du panneau photovoltaïque
C’est une obligation pour pouvoir profiter du raccordement au réseau. Adressez-vous à votre assureur pour vérifier que votre assurance responsabilité civile prend bien en charge votre installation photovoltaïque.
4 – Faire la demande de raccordement du panneau photovoltaïque
La demande de raccordement permet de solliciter ERDF pour venir relier l’installation au réseau électrique et poser les compteurs qui mesureront votre production d’électricité. Vous devez pour cela décrire précisément votre situation actuelle et le matériel qui va être installé. Parmi les pièces justificatives demandées se trouve le récépissé de la déclaration préalable de travaux ou le certificat de non-opposition (varie selon les régions). Tous ces documents sont à envoyer à l’Agence pour le Raccordement Electrique (ARE) dont vous dépendez.
5 – Accepter le devis de raccordement du panneau photovoltaïque
Quelques semaines après l’envoi de la demande de raccordement, vous allez recevoir un devis de raccordement accompagné du numéro de contrat de raccordement, d’accès et d’exploitation (CRAE). C’est ce contrat qui vous permettra de faire la demande d’obligation d’achat pour revendre votre production électrique à EDF. Vous devez accepter la proposition financière pour le raccordement, et renvoyer le devis signé accompagné du règlement à l’ordre d’ERDF. Parmi les information à joindre à ce règlement, vous devez préciser la date de réalisation des travaux. En effet, les agents ERDF qui se déplaceront chez vous doivent s’assurer qu’ils pourront intervenir sur une installation déjà posée. Vous devez donc valider la date de fin des travaux avec votre installateur.
6 – Faire la demande d’obligation d’achatdu panneau photovoltaïque
Le tarif auquel vous sera acheté l’électricité produite sera celui en vigueur à la date d’envoi de ce dossier. Là encore, il s’agit de remplir un formulaire et d’y joindre quelques justificatifs. La réception du numéro CRAE est impérative pour effectuer cette démarche. Nous vous conseillons d’envoyer la demande d’obligation d’achat en recommandé avec accusé de réception.
7 – Effectuer les travaux et le raccordement du panneau photovoltaïque
Vous pouvez maintenant entrer dans la dernière phase de votre projet : l’installation des panneaux, et le raccordement au réseau. Soyez encore patient : la mise en service finale intervient en général 12 semaines après le règlement du devis de raccordement. Vous recevrez enfin un contrat de raccordement de la part d’ERDF.
Tout ce processus vous paraît compliqué ? Rassurez-vous, les professionnels qui vous accompagnent ont l’habitude de ces démarches, et pourront vous guider à chaque étape.
Les points à vérifier avant d'installer des panneaux photovoltaïques chez soi
L'orientation de la toiture
L'orientation de mon toit est-il propice ? L'orientation de la toiture est un des éléments les plus important pour la réussite de votre projet solaire. Dans l'idéal, votre installation doit être orientée plein Sud. Il ne faut toutefois pas abandonner l'idée d'un projet si votre toiture est orientée Est ou Ouest. Entre une orientation plein Sud et une orientation plein Est (ou Ouest) vous pouvez malgré tout perdre jusqu'à 15% de productivité. A l'inverse, une orientation « plein Sud » peut vous permettre d'atteindre des performances dignes
La conformité de la toiture
- La plupart des toitures permettent d'accueillir facilement une installation, à condition de disposer d'une surface dégagée d'environ 20 m². Votre toiture doit être dans un bon état général, notamment votre charpente sur laquelle vont se fixer les panneaux. Le poids de l'installation ne constitue pas un problème puisque celle-ci pèse en moyenne entre 20 et 35kg par mètre carré*.
- L'inclinaison de la toiture compte : l'inclinaison du toit a son importance : 35° d'inclinaison représente une valeur optimale. Chaque 5° d'inclinaison en moins par rapport à 35° correspond à une perte de production de 1%. Il est rare d'avoir un toit incliné de moins de 15°, l'incidence de l'inclinaison du toit reste donc le plus souvent marginale. Attention tout de même lorsque votre installation doit être réalisée sur un toit plat. Cela peut s'avérer risqué, notamment par rapport au nettoyage des panneaux et à l'exposition aux intempéries. Pour favoriser l'écoulement des eaux en cas de pluie, une pente, même très faible est recommandée. Une inclinaison du toit entre 10 et 60° est donc idéale.
L'ombrage n'est-il pas trop important
- Il faut éviter les « ombres portées ». Il s'agit des ombres générées par un arbre, un poteau, un bâtiment, une cheminée, ou tout autre obstacle provoquant une obscurité constante sur la surface de votre toiture. Les ombres portées sont nuisibles au bon fonctionnement de l'installation photovoltaïque en cristallin. En effet, lorsque les cellules sont montées en série, une ombre sur une cellule affecte la performance de toute la série.
L'ensoleillement de votre région
- Quelles sont les régions les plus ensoleillées ? une installation orientée plein Sud à Paris permet de produire autant que si elle était orientée Est ou Ouest à Lyon.
Il y a-t-il un obstacle administratif ou architectural ?
Puis-je équiper ma toiture d'une installation photovoltaïque partout en France ? Non, car si vous habitez dans un périmètre de 500 m autour d'un site classé ou inscrit au patrimoine historique, des démarches supplémentaires sont à prévoir.
Vous s pouvez obtenir l'accord de l'Architecte des Bâtiments de France (ABF). Une demande détaillée doit être envoyée. Attention, le délai d'instruction est généralement assez long (1 mois pour une déclaration préalable classique) sans garantie d'obtenir l'accord de l'ABF.
- vous pouvez consulter le guide très complet réalisé par le Groupement des Particuliers Producteurs d’Electricité Photovoltaïque (GPPEP).
L'entretien des panneaux photovoltaïques
Comment optimiser et assurer la maintenance des installations photovoltaïques ?
Les systèmes photovoltaïques sont décidément avantageux : ils ne requièrent pratiquement aucun entretien et leurs coûts de gestion sont très bas, si l’on considère que le processus de transformation de la lumière solaire en énergie électrique n’est pas soumis à l’usure. Cependant, il convient de les nettoyer régulièrement, car le rendement de ces systèmes est étroitement lié à l’efficacité des modules, à une bonne ventilation et, surtout, à la libre réception du rayonnement solaire.
Le fabriquant de panneaux solaires Canadian Solar a dressé une liste de conseils pratiques qui contribuent à garantir une efficacité optimale du système : ent, les précipitations nettoient les modules solaires, il est possible d’en préserver le rendement en suivant quelques règles simple
1) Contrôler le système tous les ans aide à prévenir des interruptions ou des pannes onéreuses. Durant les mois les plus froids, le poids de la neige et les fortes variations thermiques peuvent faire souffrir la structure de support sous-jacente ainsi que les modules. C’est la raison pour laquelle il est conseillé de vérifier l’installation avant la période de production maximale, afin d’assurer un niveau élevé d’efficacité et de productivité.
2) Contrôler constamment le rendement des modules et du système photovoltaïque. Les instruments de contrôle centralisent le relevé et la lecture des principales données d’une installation, par exemple l’énergie produite, le rayonnement et la température.
3) En l’absence d’instruments de contrôle des prestations, il convient de comparer les données de vos installations avec celles des installations présentes sur le territoire environnant ou avec les valeurs disponibles sur les bases de données accessibles sur Internet. Vous pourrez ainsi comprendre comment fonctionne le système photovoltaïque et le rendement qu’il fournit.
4) La pollution est un autre obstacle possible au rendement des installations solaires. Si le pollen ou les poussières peuvent être éliminés par la pluie, il est important de retirer rapidement des modules photovoltaïques, les feuilles et les excréments des volatiles, surtout lorsque les installations sont situées dans des zones rurales. Les accumulations se forment initialement sur le module de fond ou la structure du collecteur, où se déposent des végétaux tels que des algues et des lichens, qui à leur tour retiennent la poussière atmosphérique en l’utilisant comme milieu de culture. Les feuilles représentent un élément particulièrement perturbateur en termes de performance, du fait de leur grande dimension. Pour régler ce problème, il est possible d’installer des brosses aux soies souples et flexibles.
5) Les propriétaires des installations doivent effectuer régulièrement des contrôles visuels afin de détecter d’éventuels dommages, la présence de saletés ou des ombres indésirables. Un panneau brisé réduit sensiblement la performance électrique du module. Toutefois, il importe d’adopter les bonnes mesures de précautions afin d’éviter d’endommager l’installation ; pour éviter tout incident il faut veiller à ce que toutes les mesures de sécurité soient respectées avant de monter sur un système installé sur un toit incliné. En présence d’eau, notamment, il convient d’éviter tout contact direct avec les composants électriques, en fonction du type de système.
6) Pour le nettoyage des panneaux, l’utilisation d’instruments de lavage à pression, de diluants et de nettoyants particulièrement agressifs est à proscrire. Il est également déconseillé d’utiliser les détergents à usage domestique.
7) Enfin, pour éviter tout problème futur, il est primordial de toujours vérifier la garantie du produit et des performances, fournie par le fabricant du module photovoltaïque installé.
Canadian Solar garantit un rendement linéaire par rapport à la puissance du module pour une période de 25 ans, et ses modules offrent une puissance d’au moins 97 % la première année, tandis que, par la suite, une diminution de la puissance d’environ 0,7 % sera garantie
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