Fonctionnement Panneau Solaire : Comment ça marche ?
Vous vous intéressez aux panneaux solaires ?
Vous avez même peut-être pour projet d’en installer sur votre toiture ?
Alors ce guide va vous plaire !
Je vais répondre à toutes les questions que vous vous posez sûrement :
- Comment fonctionne un panneau solaire ?
- A quoi sert-il ?
- Quelle est la différence entre un panneau solaire et un panneau photovoltaïque ?
- Et bien plus.
Principe de fonctionnement d’un panneau solaire
Qu’est-ce qu’un panneau solaire ?
Un panneau solaire est composé :
- D’un cadre en aluminium ;
- D’une protection en verre ;
- De plastiques ;
- De connexions en cuivre et/ou en argent ;
- Et surtout, de cellules au silicium, comme vous pouvez le voir sur le schéma suivant :
Cet élément est particulièrement important car il est capable de capter la lumière du Soleil, puis de la transformer en électricité grâce à l’effet photovoltaïque.
De quoi s’agit-il exactement ?
En 1839, Alexandre-Edmond Becquerel découvre que des matériaux « semi-conducteurs » chargés d’électrons réagissent en absorbant l’énergie des photons contenus dans la lumière.
Et voici concrètement comment ça se passe :
Voilà, vous savez maintenant comment un panneau solaire produit un courant électrique.
Comment fonctionne une installation solaire photovoltaïque ?
Votre panneau solaire produit de l’électricité sous forme de courant continu.
Or, vos appareils électriques consomment un courant alternatif.
Alors comment faire ?
En fait c’est très simple : il suffit d’ajouter un onduleur, qui transforme le courant continu produit par vos panneaux solaires en courant alternatif, que vous pouvez alors utiliser dans votre maison.
Ce schéma explique comment fonctionne une installation solaire photovoltaïque :
Voilà, vous savez maintenant comment fonctionne une installation photovoltaïque.
Mais au fait, quelle est la différence entre un panneau solaire et un panneau photovoltaïque ?
C’est ce que nous allons voir tout de suite.
Fonctionnement des panneaux photovoltaïques, thermiques et hybrides
Vous le savez peut-être, il existe plusieurs types de panneaux solaires : photovoltaïques, thermiques et hybrides.
Alors, quelles sont les différences ?
C’est ce que nous allons voir maintenant.
Panneau photovoltaïque : produire de l’électricité
Nous venons de le voir, un panneau photovoltaïque produit de l’électricité à partir de la lumière du Soleil.
L’onduleur transforme ensuite le courant continu produit par le panneau photovoltaïque en courant alternatif :
Grâce à une installation photovoltaïque en autoconsommation, vous réduisez votre facture d’électricité jusqu’à 50 %.
Vous faites en plus un geste pour l’environnement en consommant de l’électricité produite à partir d’une ressource renouvelable.
Panneau thermique : produire de l’eau chaude sanitaire
Un panneau solaire thermique, aussi appelé chauffe-eau solaire, produit de l’eau chaude sanitaire.
En fait, le panneau capte la chaleur issue du rayonnement solaire et la transmet à un fluide caloporteur, c’est-à-dire un fluide capable de transporter la chaleur.
Lorsqu’il est chaud, ce fluide caloporteur va dans le cumulus et chauffe l’eau froide qui s’y trouve comme indiqué sur ce schéma :
Grâce à un chauffe-eau solaire, vous réalisez entre 40 et 50 % d’économies uniquement sur la partie “eau chaude” de votre facture.
En moyenne, l’eau chaude représente 35 % de la facture d’électricité de nos clients.
Donc grâce à une installation de panneaux thermiques en autoconsommation, vous réduisez votre facture totale d’électricité d’environ 15 %.
Panneau aérovoltaïques : produire de l’électricité et de la chaleur pour son chauffage
Les panneaux aérovoltaïques produisent de l’électricité ET de la chaleur.
Eh oui : ils combinent en fait deux technologies, c’est pourquoi on parle également de panneaux “hybrides à air”.
Pour produire de l’électricité, les panneaux aérovoltaïques fonctionnement exactement comme les panneaux photovoltaïques :
- Les cellules captent la lumière du Soleil
- Elles la transforment en courant continu ;
- Puis un onduleur le convertit en courant alternatif.
Mais lorsqu’un panneau est éclairé par le Soleil, il chauffe et produit en moyenne 3 fois plus de chaleur que d’électricité !
Le panneau aérovoltaïque récupère cette chaleur et la diffuse ensuite dans votre logement grâce à un système de VMC (Ventilation Mécanique Contrôlée) :
Qu’en est-il des économies réalisées grâce à ce dernier type de panneaux solaires ?
Difficile à dire, car cela dépend en grande partie du DPE (Diagnostic de Performance Energétique) de votre logement :
- Pour une maison avec un DPE D, les économies de chauffage réalisées sont de 3 à 10 % ;
- Pour une maison ayant un DPE A, les économies de chauffage varient entre 6 et 27 %.
A cela s’ajoutent des économies jusqu’à 50 % sur la facture d’électricité.
Conclusion : il existe 3 types de panneau solaire
Vous l’aurez compris, le terme “panneau solaire” englobe en fait 3 différents types de panneaux :
- Les panneaux photovoltaïques qui produisent de l’électricité ;
- Les panneaux thermiques qui produisent de l’eau chaude sanitaire ;
- Et les panneaux aérovoltaïques (ou hybrides à air) qui produisent de l’électricité et de l’air chaud.
Les panneaux photovoltaïques sont aujourd’hui les plus répandus car :
- Ils offrent un excellent rapport qualité-prix ;
- Il s’agit de la technologie la plus fiable, avec laquelle nous avons le plus de recul ;
- Les panneaux photovoltaïques ont une durée de vie de 40 ans en moyenne. Le recyclage des panneaux photovoltaïques est en plus parfaitement maîtrisé et réalisé en France.
C’est pourquoi, lorsque l’on parle de panneaux solaires, on parle le plus souvent des panneaux photovoltaïques en particulier.
Autoconsommation ou vente totale ?
Ca y est votre choix est fait : vous souhaitez installer des panneaux photovoltaïques sur votre toiture pour produire de l’électricité.
La prochaine question à se poser est la suivante : que faire de l’électricité ainsi produite ?
Eh oui, vous avez le choix ! Vous pouvez :
- Consommer directement l’électricité produite par vos panneaux ;
- Ou la vendre.
Regardons ensemble comment ça marche.
Autoconsommation solaire : jusqu’à 50 % d’économies sur votre facture d’électricité
Si vous optez pour l’autoconsommation, vous consommez en direct l’électricité produite par votre installation photovoltaïque.
Vous réduisez ainsi votre consommation d’électricité du réseau et réalisez jusqu’à 50 % d’économies sur votre facture d’électricité.
Si vous produisez plus d’électricité que ce dont vous avez besoin, vous injectez automatiquement votre surplus sur le réseau.
L’avantage : ce surplus est vendu à EDF Obligation d’Achat (abrégé EDF OA), le service mandaté par l’Etat pour l’achat de l’électricité photovoltaïque, à 0,13 € le kWh.
A l’inverse, que se passe-t-il la nuit lorsqu’il n’y a plus de Soleil ?
Eh oui : un panneau solaire produit de l’électricité uniquement lorsqu’il fait jour !
Heureusement, si vous consommez plus d’électricité que ce que vous produisez, le réseau électrique complète automatiquement votre installation solaire.
Aucun risque donc de se retrouver dans le noir !
Autre avantage : vous bénéficiez de la prime à l’autoconsommation, dont le montant varie entre 370 € et 500 € par kWc installé.
Vente totale : bénéficiez d’un revenu complémentaire
Le fonctionnement de la vente totale est encore plus simple que celui de l’autoconsommation.
En vente totale, vous vendez intégralement votre production photovoltaïque.
L’avantage, c’est que le prix de revente de votre électricité solaire à EDF OA achète votre production est plus élevé qu’en autoconsommation avec vente de surplus :
| Puissance | Formule | Tarif d’achat du kWh (en €) |
|---|---|---|
| ⩽ 3 kWc | Vente totale | 0,2349 |
| Autoconsommation | 0,13 | |
| ⩽ 9 kWc | Vente totale | 0,1996 |
| Autoconsommation | 0,13 |
Conclusion : que choisir entre l’autoconsommation et la vente totale ?
Voici en résumé les différences entre l’autoconsommation avec vente de surplus et la vente totale :
| / | Autoconsommation avec vente de surplus | Vente totale |
|---|---|---|
| Fonctionnement | Vous consommez en direct l’électricité produite par vos panneaux. Le surplus est injecté sur le réseau et vendu. Vous consommez l’électricité du réseau lorsque vos panneaux solaires ne produisent pas assez pour votre consommation (la nuit ou en cas de mauvais temps par exemple). | Vous vendez directement toute l’électricité produite par votre installation solaire à EDF OA |
| Aide panneau solaire | Prime à l’autoconsommation : entre 370 et 500 € par kWc installéTarif d’achat du surplus : 0,13 € par kWc | Tarif d’achat subventionné : entre 0,1996 et 0,2349 € par kWc |
Alors, que faut-il choisir entre l’autoconsommation et la vente totale ?
Voyons cela avec le cas de l’un de nos clients, qui hésitaient entre ces deux options.
Voici les caractéristiques de son projet :
- Situation géographique : Puy-de-Dôme
- Toiture : Orientée Sud, inclinée 20°
- Surface habitable : 145 m² ;
- Facture d’électricité annuelle en 2021 : environ 500 € ;
- Chauffage : non électrique ;
- Consommables : Climatisation, plaque de cuisson à induction, four, frigidaire, congélateur, lave-vaisselle, lave-linge
- Puissance d’installation solaire la plus adaptée : 6 kWc
| Autoconsommation avec vente de surplus | Vente totale |
|---|---|
| Prix de l’installation photovoltaïque de 6 kWc + raccordement | 12 649 € |
| Prime à l’autoconsommation | 1 920 € |
| Vente à EDF OA sur 20 ans | 11 140 € (surplus) |
| Vente du surplus à un autre fournisseur d’électricité sur 10 ans | 2 060 € |
| TURPE sur 30 ans | 426 € |
| Total des économies réalisées sur 20 ans | 8 900 € |
| Bénéfices sur 30 ans | 10 945 € |
Comme vous pouvez le voir, pour ce client l’autoconsommation avec vente de surplus est plus intéressante que la vente totale.
Cela s’explique en partie par la forte augmentation du prix de l’électricité et qui devrait continuer dans les années à venir.
Qu’est-ce que le rendement d’un panneau solaire ?
Nous l’avons vu précédemment : un panneau photovoltaïque ne transforme qu’une partie du rayonnement solaire qu’il reçoit en électricité.
Son rendement correspond ainsi à la quantité d’électricité produite par le panneau solaire par rapport à l’énergie solaire qu’il a reçue.
Le rendement des panneaux solaires actuels varie entre 7 et 24 %.
En fait, le rendement de vos panneaux solaires dépend d’un grand nombre de paramètres, parmi lesquels :
- Le type de cellules solaires (monocristallines ou polycristallines) ;
- La puissance du panneau ;
- L’inclinaison et l’orientation de votre toiture (je reviens sur ce point dans le chapitre suivant) ;
- La zone géographique dans laquelle vous habitez ;
- Les ombrages provenant d’obstacles proches ou lointains ;
- La distance entre vos panneaux et votre onduleur ;
- …
Et la liste est encore longue !
Bref, voyons tout de suite où installer vos panneaux solaires pour obtenir le meilleur rendement.
Où installer mes panneaux solaires ?
Sud : la meilleure orientation
Je ne vous apprends rien : le Soleil se lève à l’Est, passe par le Sud vers midi, puis se couche à l’Ouest.
De ce fait, vous capterez un maximum de rayonnement solaire en orientant vos panneaux solaires vers le Sud.
Rassurez-vous : cette orientation est idéale mais elle n’est pas obligatoire !
Car vous pouvez tout à fait orienter vos panneaux solaires vers l’Est, le Sud-Est, l’Ouest ou encore le Sud-Ouest.
Votre production photovoltaïque sera simplement légèrement moins élevée que s’ils étaient orientés plein Sud.
(Nous verrons de combien exactement un peu plus loin dans ce guide.)
30° : la meilleure pente pour vos panneaux solaires
Pour produire le maximum d’électricité photovoltaïque, les rayons du Soleil doivent frapper vos panneaux solaires de façon perpendiculaire.
Mais vous l’avez peut-être remarqué, la course du Soleil varie au cours des saisons :
- En hiver, le Soleil est bas par rapport à l’horizon. Idéalement, il faudrait que vos panneaux soient inclinés à 60° pour que les rayons du Soleil les frappent perpendiculairement ;
- A l’inverse en été, le Soleil est haut. L’inclinaison idéale de vos panneaux solaires devrait être de 20°.
C’est pourquoi en France vos panneaux solaires produiront un maximum d’électricité tout au long de l’année avec une inclinaison de 30 à 35° par rapport à l’horizontal.
Il s’agit tout simplement d’un compromis permettant d’obtenir les meilleurs rendements sur l’ensemble de l’année.
Là aussi, cette inclinaison est idéale mais pas obligatoire.
Autrement dit, vous pouvez parfaitement poser des panneaux solaires sur une toiture inclinée à 60° ou à l’inverse sur une toiture plate, sans que cela n’impacte trop votre production photovoltaïque.
Conclusion : quel impact sur votre production ?
Nous venons de le voir : pour produire un maximum d’électricité, vos panneaux solaires doivent être orientés vers le Sud et inclinés à 30°.
Mais d’autres orientations et inclinaisons sont également possibles.
Le tableau suivant fournit les facteurs de correction à appliquer à la production attendue, en fonction de l’orientation et de l’inclinaison de votre installation solaire :
| 0° | 30° | 60° | 90° | |
|---|---|---|---|---|
| Est | 93 % | 90 % | 78 % | 55 % |
| Sud-Est | 93 % | 96 % | 88 % | 66 % |
| Sud | 93 % | 100 % | 91 % | 68 % |
| Sud-Ouest | 93 % | 96 % | 88 % | 66 % |
| Ouest | 93 % | 90 % | 78 % | 55 % |
Prenons un exemple pour mieux comprendre comment fonctionne ce tableau.
Vous habitez en Bourgogne et votre maison dispose de deux pans de toiture :
- L’un orienté plein Sud ;
- L’autre orienté plein Ouest.
Tous deux sont inclinés à 30°.
Si vous installez pour 3 kWc de panneaux solaires (soit 8 panneaux de 375 Wc) sur votre pan Sud, vous pourrez produire 3 000 kWh par an.
Si vous installez ces mêmes panneaux sur votre pan orienté plein Ouest, vous pourrez produire (3 000 * 0,9 =) 2 700 kWh par an.
Une différence minime donc.
FAQ
☀️ Quand fonctionne un panneau solaire ?
Un panneau solaire sur une maison fonctionne grâce aux rayons du Soleil. Il fonctionne donc en journée.
🔎 Quelle est la différence entre un panneau solaire et un panneau photovoltaïque ?
Le terme panneau solaire regroupe les panneaux photovoltaïques qui produisent de l’électricité, les panneaux thermiques qui produisent de l’eau chaude sanitaire et les panneaux aérovoltaïques qui produisent de l’électricité et de l’air chaud.
⚡️ Comment fonctionne un panneau solaire ?
Un panneau photovoltaïque capte la lumière du Soleil et la transforme en électricité, sous forme de courant continu. Il est ensuite transformé en courant alternatif grâce à un onduleur.