Le solaire photovoltaïque

L’"effet photovoltaïque" est un phénomène physique propre à certains matériaux appelés "semi-conducteurs" comme le silicium utilisé pour les composants électroniques. Lorsque les particules de lumière viennent heurter ce matériau, elles communiquent une énergie à ses électrons. Ces derniers se mettent alors en mouvement créant un courant électrique recueilli par des fils métalliques très fins. Ceci est le principe même d’une cellule photovoltaïque :

	Ce courant produit peut-être ajouté à celui issu d’autres cellules pour constituer un module photovoltaïque.
		module photovoltaïque

Plusieurs modules sont ensuite associés pour donner un générateur photovoltaïque,  plus ou moins grand en fonction du besoin déterminé.

L’énergie produite par le système photovoltaïque est directement proportionnelle aux nombres de modules installés.

Qu’est-ce que la puissance crête ?

La puissance d’un module est donnée par sa puissance crête (Wc) et caractérise la capacité d’un capteur à délivrer une puissance maximale sous des conditions standards optimales d’ensoleillement et de température. Pratiquement, cette valeur n’est jamais atteinte mais permet de comparer les performances de différents matériels. De manière approximative, il est utile de retenir que:

1kWc ≈ 10m² de modules photovoltaïques ≈ 1000kWh/an produits

Un ménage moyen, hors chauffage, eau chaude et cuisson, consomme environ 3000kWh d’électricité par an. Cette consommation peut être réduite à environ 2300kWh en évitant le gaspillage, en achetant des lampes basse consommation et en réalisant d'autres petits gestes qui permettent de maîtriser la demande énergétique.
Ci-dessous, une carte du gisement solaire français en kWh/m²/an laisse apparaître l’avantage dont bénéficie la région Provence-Alpes-Côte d’Azur pour l’utilisation d’équipements solaires. En effet, ce gisement est aussi bénéfique aux installations d’équipements solaires thermiques.

L’installation du matériel doit tenir compte de contrainte d’inclinaison et des éventuelles zones d’ombrage (arbres, bâtiments, reliefs naturels,…), largement préjudiciables sur la production d’électricité du système. Le tableau suivant donne les facteurs de correction à appliquer à la production attendue :

Ce tableau montre qu'une inclinaison de 30° et une orientation au Sud constituent les meilleures conditions d'installation pour un panneau solaire photovoltaïque. En revanche, une installation orientée ouest avec une inclinaison verticale réduit le potentiel de production du matériel de moitié! Il est donc nécessaire d'étudier sérieusement les possibilités d'installation d'un équipement sur une construction afin d'obtenir un rendement de production optimal. Cependant, un enjeu paysager peut parfois justifier un choix d'installation qui ne permettra pas la pleine exploitation du matériel mais garantira une intégration architecturale réussie.

Si l’équipement photovoltaïque est exposé à un ombrage (bâtiment, arbre, relief,…), il est conseillé de l’évaluer afin de quantifier les éventuelles pertes sur la production de l’équipement et d'ajuster, en conséquence, la surface de panneaux aux besoins du consommateur. Ce travail est le « relevé de masque » pour lequel le site de l'association "Hespul" met à votre disposition une méthode de réalisation. Ce relevé peut également être effectué par votre installateur.

Les applications du solaire photovoltaïque

La technologie du solaire photovoltaïque à plusieurs applications :

Sites raccordés au réseau :

L’utilisation de la technologie photovoltaïque raccordée au réseau traduit une volonté de consommer une énergie propre tout en faisant des économies alors qu’en site isolé, l’installation de panneaux solaires répond plus généralement à un besoin d’électrification.
L'intérêt d'équiper les constructions de tels dispositifs est de réduire la demande d'électricité aux centrales de production conventionnelles (nucléaire et énergie fossile). La production issue de ces centrales diminue pour s'adapter aux besoins des consommateurs. Au final, la génération de déchets nucléaires et l’émission de gaz à effets de serre des centrales à énergie fossile sont moins importantes: c'est un des intérêts majeurs de la production d'électricité décentralisée.
L’objet d’une installation photovoltaïque raccordée au réseau consiste également à améliorer le bilan énergétique de la structure sur laquelle est installé le système. Le principe consiste à produire de l'électricité grâce au rayonnement du soleil. Le courant continu issu de cette installation est converti en courant alternatif identique à celui du réseau, par l'intermédiaire d'un onduleur, puis distribué selon deux modes de raccordement possibles:

• La totalité de l’électricité produite par le panneau photovoltaïque est injectée sur le réseau

Dans ce cas, toute la production issue de l’installation photovoltaïque est rachetée par le gestionnaire du réseau (ou régie) à un tarif de rachat fixé par le gouvernement. L’énergie consommée pour les besoins des utilisateurs continue à être comptabilisée sur le compteur existant.

• Seulement l’excédent de votre production est injecté sur le réseau

Dans ce cas, la consommation d’énergie instantanée de vos appareils en fonctionnement est assurée par la production des panneaux solaires. Cela réduit donc votre facture d’électricité. L’excédent de cette énergie produite par rapport à vos besoins instantanés est injecté sur le réseau et vendu au tarif de rachat fixé par le gouvernement.

Vente du surplus ou de la totalité : que choisir ?

Le site de l'association Hespul a conçu le guide « pistes de réflexion pour choisir entre les options de raccordement : vente du surplus/vente de la totalité ». Ce document vous éclairera sur les différences entre les deux modes d'injection et vous apportera les arguments les plus courants pour choisir l’option qui vous convient.

Que devient le courant produit injecté sur le réseau ?

La totalité du courant injecté ou le courant excédent profite directement aux installations les plus proches qui sont en surconsommation. Ceci implique qu’elle vous profite en priorité, dans la limite de votre capacité de consommation instantanée puis, à votre voisin le plus proche. C’est un des éléments essentiels de l’installation photovoltaïque.

A quoi sert l’onduleur ?

L’onduleur est un appareil qui permet de convertir le courant continu produit par les panneaux solaires en courant alternatif répondant aux normes fixées par le gestionnaire du réseau. Il est donc indispensable à l'injection du courant sur le réseau.

Le photovoltaïque en site isolé :

Un site isolé se caractérise, en termes d’électrification, par des difficultés ou une impossibilité de raccordement au réseau, que ce soit pour des motifs techniques ou financiers. Dans ces cas de figure, l’utilisation d’électricité ne demeure pas moins indispensable pour des besoins primaires tels que l’éclairage, la production de froid pour la conservation des aliments ou l’utilisation d'une radio pour des raisons de sécurité.

Cependant, parce que les heures de production ne correspondent pas toujours aux heures de consommation, il est nécessaire de stocker l’énergie dans des batteries, comme illustré sur le schéma ci-dessous :

L’installation électrique peut être réalisée en courant continu ou alternatif (nécessite un onduleur).

L’utilisation de batteries a certains inconvénients car elles sont composées de polluants chimiques et ne sont pas recyclables. L'investissement de départ est également plus élevé que celui d'une installation raccordée au réseau de par les équipements additionnels nécessaires.

L’installation de panneaux solaire photovoltaïque en site isolé doit donc répondre à des besoins primaires et indispensables sinon, l’utilisation du solaire photovoltaïque raccordé au réseau est plus appropriée.

Les avantages et les inconvénients

Les principaux avantages sont:

• la possibilité d'électrifier les zones isolées,
• développer un nouveau secteur industriel : cela permettrait principalement de créer des emplois et de diminuer le coût du Wc acheté,
• utiliser un matériel robuste pour une durée de vie de 20 à 30 ans,
• une exploitation technique simple : aucune maintenance, l’injection du courant est automatique et le nettoyage des panneaux se fait naturellement avec la pluie (à compléter par un arrosage en période de sécheresse).

Pour les avantages des énergies en général, se reporter à la page les énergies renouvelables: quels avantages

Un des seuls inconvénients que constituent les panneaux solaires est leur intégration dans le paysage. En effet, il n'est pas toujours évident d'intégrer son installation photovoltaïque car l'architecture existante ne le permet pas ou, cela demanderait des travaux trop conséquents. Néanmoins, afin de limiter les impacts sur le paysage, des techniques d'intégration existent et se développent progressivement pour offrir un panel de solutions plus étendu aux utilisateurs. De plus, une prime d'intégration est prévue dans le tarif de rachat afin de limiter son surcoût.

Intérêt pour le Pays des Paillons

L’intérêt pour le Pays des Paillons est de profiter d'un gisement solaire abondant, qui vient conforter la rentabilité du système pour un nombre de panneaux moindre comparé à des régions moins ensoleillées. C’est donc une opportunité.
De plus, la décentralisation de production d’électricité dans une région en bout de ligne viendrait sécuriser le réseau en réduisant la demande. C'est également l'opportunité pour un Pays de développer l'emploi local et d'être le siège d'une dynamique environnementale exemplaire.