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Comment fonctionne un panneau solaire (photovoltaïque, thermique, hybride) ?

Envie de mieux consommer, passez à l’énergie verte

Les panneaux solaires utilisent tous les photons du soleil pour fonctionner. Dans un panneau photovoltaïque les photons vont activer les électrons, tandis que pour un panneau thermique les photons vont chauffer un liquide caloporteur relié au cumulus de la maison.

Tout savoir sur les panneaux solaires

Le panneau solaire utilise une source d’énergie renouvelable (les rayons du soleil) afin de générer de l’électricité ou créer de la chaleur. L’installation de panneaux solaires permet ainsi d’utiliser une énergie naturelle afin de répondre aux besoins d’une habitation, qu’il s’agisse de la production d’électricité ou de chauffage.

Pour comprendre le principe de fonctionnement des panneaux solaires plus en profondeur, il est nécessaire de les distinguer selon leurs finalités : le panneau photovoltaïque pour la production d’électricité, le panneau thermique pour la production de chaleur et le panneau hybride qui cumule les deux fonctions.

Fonctionnement d’un panneau solaire photovoltaïque

Le panneau solaire photovoltaïque est un appareil conçu pour capter l’énergie du soleil et la convertir en électricité. Cette transformation, qui utilise le principe de l’effet photovoltaïque, nécessite 5 étapes :

  1. les cellules de silicium du panneau photovoltaïque sont frappées par les rayons du soleil ou “photons” ;
  2. ce contact permet aux photons de transmettre leur énergie aux électrons contenus dans les cellules ;
  3. après avoir reçu l’énergie, les électrons se déplacent et créent ainsi un courant continu ;
  4. ce courant continu n’est pas directement utilisable au sein du système électrique domestique ; il passe donc à travers un onduleur qui le convertit en courant alternatif ;
  5. le courant alternatif alimente en électricité tous les appareils reliés au circuit électrique de l’habitation.

Parmi les panneaux photovoltaïques il existe deux familles : les panneaux monocristallins ou polycristallins. Le mode de fonctionnement reste le même, c’est simplement que le monocristallin a un meilleur rendement.

Si l’électricité produite par les panneaux photovoltaïques n’est pas immédiatement consommée, elle peut être stockée dans une batterie ou réinjectée dans le réseau électrique public.

Pour que leur rendement soit optimisé, les panneaux photovoltaïques doivent être disposés sur une toiture exposée plein Sud, sans zone d’ombre et avec une inclinaison comprise entre 30 et 35 °.

35°

Quelle inclinaison optimale pour des panneaux solaires ?

L’inclinaison optimale pour tirer le maximum du panneau solaire est de 35° orienté plein sud.

Contrairement aux idées reçues, un panneau photovoltaïque peut fonctionner par mauvais temps : la production d’électricité est dépendante de la luminosité et non de la chaleur. Les fortes chaleurs peuvent par ailleurs créer un phénomène de surchauffe et ainsi diminuer la production d’électricité des panneaux photovoltaïques.

 

Enfin, pensez à nettoyer ou déneiger vos panneaux selon les saisons pour que leur fonctionnement soit optimal.

Fonctionnement d’un panneau solaire thermique

Les panneaux solaires thermiques utilisent la même source d’énergie que les panneaux photovoltaïques (les photons des rayons du soleil). En revanche, leur objectif est différent. Ils sont conçus pour produire de la chaleur et non de l’électricité.

 

Les capteurs solaires thermiques fonctionnent avec un fluide caloporteur, disposé sous les panneaux. Une fois réchauffé par l’énergie solaire, ce fluide rejoint le cumulus et permet d’alimenter en eau chaude tous les appareils qui y sont reliés : robinets, douches, lavabos, etc.

Le panneau solaire thermique peut également être utilisé pour le chauffage de la maison. Dans ce cas, en plus d’un chauffe-eau solaire, il est nécessaire d’installer un système solaire combiné.

 

Le ballon d’eau chaude est alors relié à deux circuits : le premier pour distribuer l’eau chaude sanitaire et le second pour alimenter un système de chauffage central avec des radiateurs à eau ou un plancher chauffant.

L’efficacité des panneaux solaires thermiques dépend de la technologie utilisée :

 

  • capteurs plans vitrés : ce sont les plus répandus. Ils utilisent l’effet de serre produit par le vitrage pour accentuer la création de chaleur ;
  • capteurs solaires sous vide : en étant dépourvus d’air, les tubes de ces capteurs permettent de minimiser les pertes de chaleur ;
  • capteurs non-vitrés : plus fragiles et moins efficaces, ils sont à réserver au chauffage d’une piscine.
Il existe différentes technologies de capteurs de chaleur pour les panneaux solaires thermiques.

Fonctionnement d’un panneau solaire hybride

Le panneau solaire hybride permet à la fois le chauffage de l’eau et la production d’électricité domestique. Il possède deux faces :

  • côté exposition au soleil, la face supérieure comporte des cellules photovoltaïques qui permettent de produire de l’électricité ;
  • la face inférieure capte quant à elle la chaleur émise par le soleil puis la transporte vers le ballon d’eau chaude grâce à un fluide caloporteur.

Il existe deux technologies différentes en termes de panneaux solaires mixtes :

 

  • les panneaux solaires aérovoltaïques, qui produisent de l’électricité et de l’air chaud ;
  • les panneaux solaires hybrides à eau, qui créent de l’électricité et de l’eau chaude.

Un autre avantage de l'énergie solaire ? Découvrez notre article :

Les différents types de panneaux solaires permettent donc de répondre à différents besoins.

 

Le panneau hybride est plus cher que ses homologues thermiques et photovoltaïques, mais offre le meilleur rendement parmi les panneaux solaires.

 

Le coût d’une installation solaire peut vite monter. Il est important de savoir que seuls les dispositifs produisant de l’électricité permettent d’obtenir des aides, comprendre par là qu’il faut privilégier le photovoltaïque ou l’hybride pour en bénéficier. De plus c’est un professionnel qualifié qui doit procéder à la pose de vos panneaux solaires.

À noter : en termes de production d’électricité, les panneaux hybrides à eau sont sensiblement plus performants que les panneaux photovoltaïques. Le fluide présent dans les panneaux mixtes permet en effet d’atténuer les phénomènes de surchauffe.

Les questions fréquemment posées sur le fonctionnement des panneaux solaires

Est-ce que les panneaux solaires fonctionnent sans soleil ?

Les panneaux solaires sont conçus pour produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire, donc ils ont besoin de la lumière du soleil pour fonctionner. Bien qu’ils puissent produire de l’électricité par temps nuageux ou par temps brumeux, leur rendement diminue considérablement en l’absence de lumière solaire directe. Les panneaux solaires ne peuvent pas produire d’électricité la nuit car il n’y a pas de lumière solaire disponible.

Comment fonctionne un panneau solaire en hiver ?

La production d’électricité des panneaux solaires dépend de la quantité de lumière solaire qu’ils reçoivent. En hiver, les journées sont plus courtes et le soleil est généralement moins intense, ce qui peut affecter la performance des panneaux solaires. Les chutes de neige peuvent aussi affecter grandement leur rendement, c’est pourquoi il est primordial de les déneiger régulièrement. 

Comment les panneaux solaires produisent de l'électricité ?

Les panneaux solaires sont composés de cellules solaires, qui sont faites de matériaux semi-conducteurs comme le silicium. Lorsque la lumière du soleil frappe une cellule solaire, elle crée un courant électrique. Cela se produit parce que les photons de lumière solaire frappent les électrons dans les atomes du semi-conducteur, leur donnant suffisamment d’énergie pour se libérer de leur orbite et créer un courant électrique.

Comment fonctionnent les panneaux solaire en autoconsommation ?

Les panneaux solaires en autoconsommation sont conçus pour produire de l’électricité pour une utilisation directe sur place, plutôt que pour la vente à un fournisseur d’électricité. Le système solaire en autoconsommation fonctionne en utilisant une combinaison de panneaux solaires, d’onduleurs solaires et de batteries de stockage.

Quelle est la différence entre un panneau solaire et un panneau photovoltaïque ?

Le terme “panneau solaire” est un terme générique qui peut faire référence à différents types de panneaux solaires, mais les panneaux photovoltaïques sont la technologie la plus courante pour la production d’électricité solaire.

Comment fonctionne l'énergie solaire ?

Pour tout savoir sur le fonctionnement de l’énergie solaire, une des principales énergies renouvelables, référez-vous à notre article spécifique : l’énergie solaire en 3 questions. 

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