L'énergie solaire photovoltaïque pour produire de l’électricité

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Laurent CHEVIET / ADEME

Dans un matériau semi-conducteur photosensible (en majorité le silicium), l’absorption du flux lumineux du rayonnement solaire produit une différence de potentiel électrique entre deux points du matériau, capable de générer un courant électrique continu. C’est l’effet photovoltaïque, qui permet la transformation du rayonnement solaire en électricité.

Source : Hespul

Le silicium est fabriqué à partir de la silice (notamment présente dans le sable), une matière abondante sur Terre. Il faut rendre ce silicium très pur, ce qui nécessite une dépense initiale importante d’énergie.

Le courant électrique généré est proportionnel à la surface de la cellule photovoltaïque éclairée et à la puissance de la lumière, différente en fonction de l’heure de la journée.

En raison de leur fragilité mécanique (autour de 200 µm d’épaisseur), de leur sensibilité à l’environnement extérieur (température, humidité, corrosion), les cellules photovoltaïques sont encapsulées, protégées et connectées entre elles de façon à constituer un module photovoltaïque.

Ces modules solaires ont des reflets bleutés ou noirs. On les trouve le plus généralement sur les toits et certains modules peuvent remplacer les tuiles. 

Le courant continu produit par les modules photovoltaïques est ensuite converti en courant alternatif par un onduleur (pour une chaîne de modules) ou micro-onduleur (au dos de chaque module). Ce courant alternatif peut être directement consommé par les équipements électriques du bâtiment (autoconsommation) ou être injecté dans le réseau public de distribution. La recherche a permis de trouver de nouveaux procédés (ardoises, tuiles plates, façades voire modules hybrides photovoltaïque/thermiques pour éviter la surchauffe liée à l’intégration).

Une électricité à produire et à consommer directement à la maison

L’énergie solaire, à partir des modules photovoltaïques, est utilisée depuis les années 1970 pour fournir localement de l’électricité en sites isolés : villages isolés, chalets de montagne, relais téléphoniques, bouées en mer... Ces sites qui ne sont pas raccordés au réseau électrique (trop coûteux ou trop complexe techniquement) nécessitent des batteries de stockage pour compenser l’intermittence (jour/nuit) du rayonnement solaire.

Cette technique d’autoconsommation de l’électricité avec stockage permet d’utiliser une ressource gratuite et abondante et d’améliorer les conditions de vie des populations locales des pays n’ayant pas de réseaux électriques de distribution, ou peu fiables (coupures fréquentes).

Pour les sites raccordés au réseau, si toute l’électricité n’est pas consommée, elle peut être vendue au fournisseurs d’énergie et réinjectée dans le réseau.

Schéma « Mesure de l’électricité injectée dans le réseau »

Source : ADEME - Télécharger le descriptif du schéma (PDF - 78.73 Ko)

On peut aussi choisir de ne rien consommer à la maison et de tout vendre au fournisseur d’énergie.

Source : ADEME - Télécharger le descriptif du schéma (PDF - 77.96 Ko)

Il existe aussi des centrales photovoltaïques au sol pour produire de l’électricité pour tout un village par exemple.

Les centrales solaires photovoltaïques sont composées d’un ensemble de modules solaires photovoltaïques reliés en série ou en parallèle et branchés sur un ou plusieurs onduleur(s). La technique de production d’électricité est donc la même que pour des modules photovoltaïques installés sur un bâtiment, mais de puissance crête 10 à 200 fois plus grande !

Il existe plusieurs centaines de centrales photovoltaïques au sol en France, plutôt localisées dans les régions sud-Est et Sud-Ouest.

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