Quels panneaux solaires choisir pour l'électricité?

Les panneaux solaires constituent une méthode très intéressante pour produire de l'électricité de manière durable. Dans ce cas, on parle de panneaux solaires photovoltaïques. Aujourd'hui, il existe également des systèmes hybrides pour l'électricité et l'eau chaude sanitaire. Dans cet article, nous allons voir comment tout cela fonctionne et découvrir les systèmes disponibles.

 

Comment fonctionnent les panneaux solaires?

Absorber la lumière du soleil

Le principe de fonctionnement des panneaux photovoltaïques est relativement simple. Un panneau est composé de (généralement environ septante) cellules photovoltaïques. Les panneaux sont positionnés sur le toit pour absorber la lumière solaire et la transformer en électricité grâce à un convertisseur.

Une cellule photovoltaïque se compose de deux plaques fines, une avec une charge positive et une avec une charge négative. Ces plaques sont en silicium, un matériau semi-conducteur à la lumière (du soleil) qui, grâce à cette propriété, crée un circuit entre les cellules photovoltaïques.

 

Vers une électricité utilisable: le convertisseur

La lumière naturelle est transformée en courant continu. Mais celui-ci doit encore être convertie en courant alternatif utilisable. Cette opération est effectuée avec un convertisseur ou onduleur. Chaque onduleur est équipé d'un tracker MPP (Maximum Power Point), qui assure une production de courant efficace. On distingue trois sortes d'onduleur. Le choix dépend du type de panneau solaire, de l'orientation des panneaux, de l'ombre présente et de l'inclinaison du toit.

• On utilise des onduleurs de chaîne lorsque tous les panneaux solaires ont la même orientation et qu'il n'y a pas d'ombre. Tous les panneaux sont alors raccordés à un convertisseur central.
• On utilise des micro-onduleurs lorsqu'il y a de l'ombre et/ou lorsque les panneaux solaires n'ont pas tous la même orientation. Les panneaux ont alors un micro-onduleur chacun (ou pour deux). Ainsi, chaque panneau fonctionne séparément et si l'un d'eux affiche une moins bonne performance, cela n'influence pas le fonctionnement du reste de l'installation.
• A l'instar du système avec micro-onduleur,  un système avec optimiseur est utilisé lorsqu'il y a de l'ombre et que les panneaux sont orientés différemment. Chaque panneau solaire a alors son tracker MPP qui assure la production d'électricité optimale d'électricité par panneau. Comme pour le système en chaîne, ce système nécessite encore un onduleur central. Mais ce dernier n'a pas besoin d'avoir son propre tracker MPP.

En ajoutant une batterie domestique

Les installations auxquelles est accouplée une batterie domestique nécessitent un onduleur bidirectionnel. Avec des panneaux solaires sans batterie domestique, un onduleur ne fonctionne que dans un sens: l'onduleur des panneaux solaires proprement dit envoie le courant alternatif à l'installation électrique et au réseau. Cependant, la batterie doit pouvoir se charger et se décharger. Deux options s'offrent à vous: installer un onduleur séparé pour la batterie (système dit 'AC retrofit'), ou remplacer l'onduleur par un modèle hybride pouvant servir à la fois aux panneaux solaires (utilisation) et à la batterie (stockage).

Alors quelle option choisir si vous avez une installation classique de panneaux solaires? La ligne directrice la plus importante est l'âge de votre installation. Si votre installation est encore assez récente (<7 ans), il est préférable de choisir un système retrofit, car il est beaucoup moins cher. Toutefois, si votre installation a plus de 7 ans, il est préférable de remplacer l'onduleur existant par un modèle hybride avec batterie domestique. Sinon, vous devrez à nouveau remplacer votre onduleur au bout de quelques années.

 

Distribuer l'électricité utilisable

Finalement, le courant alternatif est distribué via le coffret compteur vers l'électronique dans la maison. Les panneaux solaires sont donc raccordés au réseau. Ainsi, s'ils ne produisent pas suffisamment, on peut toujours utiliser l'électricité du réseau. Inversement, la production excédentaire peut être réinjectée dans le réseau.

De plus en plus, cette installation intègre également une batterie domestique, qui vous permet de stocker l'énergie solaire que vous n'utilisez pas tout de suite.

Types de panneaux photovolatiques

Panneaux solaires monocristallins

Les panneaux photovoltaïques monocristallins sont en silicium. Ce matériau fond et refroidit de manière contrôlée. Puisque ceci se fait de façon contrôlée, les cristaux sont disposés dans le même sens, ce qui permet de produire plus d'énergie par surface. C'est avec la lumière directe du soleil que ces panneaux fonctionnent le mieux. En Belgique, ils ne sont guère intéressants, étant donné la nébulosité. Malgré tout, ils offrent un bon rendement sur une petite surface.

 

Panneaux solaires polycristallins

Les panneaux polycristallins fonctionnent de la même manière que les panneaux monocristallins. En effet, ils sont également fabriqués en silicium. Mais leur refroidissement ne se fait pas de manière contrôlée, si bien que les cristaux sont agencés de manière désordonnée. C'est avec une lumière indirecte que ces panneaux fonctionnent le mieux. Ils sont aussi moins chers que les panneaux monocristallins, car leur processus de production est moins intensif.

 

Panneaux solaires amorphes

Avec les panneaux amorphes, aussi minces qu'une pellicule de film, on applique une fine couche photovoltaïque sur le panneau. Ces modèles sont beaucoup moins chers que les panneaux monocristallins et polycristallins, mais leur rendement est aussi plus faible. Pour pouvoir en tirer beaucoup d'électricité, il faut les fixer sur une grande surface. Par ailleurs, ils sont plus flexibles que les autres panneaux.

 

Panneaux solaires hybrides

Outre les panneaux solaires photovoltaïques pour l'électricité, il existe des panneaux solaires thermiques pour l'eau chaude. Par ailleurs, il existe aussi des panneaux hybrides ou panneaux PVT qui peuvent servir aux deux. Dans cette catégorie, on distingue deux sortes:

• Les panneaux solaires PVT: ici, l'accent est mis sur un rendement électrique élevé. Derrière le panneau solaire classique, on installe un échangeur de chaleur avec des conduites, dans lesquelles l'eau est chauffée selon le fonctionnement d'un collecteur solaire.
• Les collecteurs solaires PVT: ceux-ci sont surtout utilisés pour le chauffage. Ils produisent moins d'électricité que les panneaux PVT. Ici, les collecteurs se trouvent dans un boîtier isolé.

 

Qu'en est-il des panneaux solaires plug-and-play?

Aujourd'hui, il existe également des panneaux solaires « plug & play » sur le marché. Il s'agit de panneaux solaires équipés d'une fiche que vous pouvez simplement brancher sur une prise de courant. Vous n'avez donc pas besoin de faire appel à un installateur. Cela peut être une solution pratique pour les propriétaires d'appartements où l'installation d'un système photovoltaïque complet n'est pas envisageable.

De tels panneaux ne peuvent pas être installés en Belgique en vertu de la réglementation actuelle. Synergrid, la fédération des gestionnaires de réseaux de transport et de distribution belges d'électricité et de gaz suit de près ces développements. En Synergrid, le processus d’adaptation de la prescription technique C10/11 qui permettra l’utilisation de ces appareils est en cours.

Cela permettrait de les utiliser en Belgique à partir de mai 2025. En effet, ils sont déjà en vente sur des sites de vente en ligne dans les pays voisins. L'installation dans ces pays est autorisée dans les conditions qui y sont applicables. Aux Pays-Bas, il existe déjà une réglementation qui autorise l'installation de panneaux solaires « plug & play », mais la puissance maximale est limitée à 600 watts. Cela correspond à environ deux panneaux.

Pas sans rique

Il y a donc des risques. Tout d'abord, une installation intérieure réalisée selon les normes belges n'est pas faite pour injecter beaucoup de courant par le biais d'une prise électrique ordinaire.

Brancher un jeu de deux panneaux solaires plug-and-play sur une prise de courant ne pose aucun problème, mais si vous voulez couvrir la totalité de vos besoins en énergie, vous avez besoin de beaucoup plus. Les brancher sur une prise ordinaire provoquerait rapidement des courts-circuits et un risque d'incendie. En cas d'incendie, il n'est d'ailleurs pas certain que l'assureur intervienne si les panneaux solaires enfichables en sont la cause.

En outre, une installation « plug-and-play » n'est pas non plus inspectée comme une installation traditionnelle de panneaux solaires, ce qui signifie que certains dangers peuvent facilement être ignorés, avec des conséquences désastreuses.

 

Rendement des panneaux solaires

La part d'énergie solaire qui peut être convertie en électricité. Voilà ce qu'exprime le rendement en pour cent. Avec les panneaux solaires, cette part se situe entre 15% et 20%, car la lumière du soleil se compose de différentes couleurs. Or une cellule photovoltaïque n'absorbe pas toutes les couleurs.

Le rendement des panneaux solaires choisis peut être calculé avec la formule suivante:

puissance crête (Wp) / (surface d'un panneau * 1000)

Il dépend de différents facteurs:

• le type de panneau solaire: les panneaux monocristallins offrent généralement un meilleur rendement que les panneaux polycristallins;
• la température: c'est à une température de 25 °C que les panneaux solaires offrent le meilleur rendement; si la température est trop élevée, les cellules photovoltaïques peuvent devenir moins conductrices;
• le nombre d'heures d'ensoleillement: si les panneaux solaires sont installés à un endroit bien ensoleillé, ils auront un meilleur rendement. Ils peuvent aussi produire de l'énergie par temps nuageux (mais moins);
• l'ombre: il ne faut pas installer de panneaux solaires aux endroits ombragés afin de perturber le moins possible l'incidence de la lumière;
• l'inclinaison du toit: c'est avec une inclinaison de 30° à 40° qu'on obtient le meilleur rendement. Si l'angle est inférieur ou supérieur, les panneaux produiront moins d'énergie. Dans le cas d'une toiture plate, on peut placer les panneaux sur un support;
• l'orientation: un panneau solaire doit être orienté au sud pour un meilleur rendement. C'est intéressant si vous êtes souvent à la maison et/ou si vous avez une batterie. Une orientation est et ouest est préférable pour ceux qui ont le plus besoin d'électricité le matin ou le soir. Vous en tirerez moins de profit  l'après-midi uniquement, lorsque le soleil brille le plus fort.