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Introduction au solaire PV – TheGreenAge

Introduction au solaire PV

Qu’est-ce que le solaire PV?

Le processus de conversion de la lumière (photons) en électricité (tension) est appelé effet solaire photovoltaïque (PV). Les cellules solaires photovoltaïques convertissent la lumière du soleil directement en énergie solaire (électricité). On utilise de minces couches de matériau qui sont conduites en deux, qui sont différemment compactées entre la couche supérieure et inférieure. Le matériau semi-conducteur peut être placé entre la feuille de verre et / ou la résine polymère.

Exposés à la lumière du jour, les électrons du matériau semi-conducteur absorbent les photons, provoquant l’amplification d’une forte alimentation. Ils se déplacent entre la surface supérieure et inférieure du matériau menant au poteau. Ce mouvement de l’électron crée un courant appelé courant continu (DC). Il est ensuite alimenté via un convertisseur, qui convertit la puissance en courant alternatif (CA) pour une utilisation dans votre maison.

Types de panneaux solaires

Différents types d’installations solaires photovoltaïques nécessitent des composants légèrement différents. Cependant, dans les deux sections suivantes, nous avons expliqué en détail tous les principaux composants qui composeront votre gamme solaire PV et vous fourniront une électricité 100% renouvelable et gratuite.

Un panneau solaire est un élément clé de tout système solaire photovoltaïque, qui prend l’énergie solaire et la convertit en électricité. Il existe trois principaux types de panneaux solaires (ainsi qu’une version hybride) actuellement en production commerciale, tous à base de semi-conducteurs en silicone:

Cellules solaires monocristallines

Ce type de cellule solaire est constitué de fines tranches de silicium découpées à partir de cristaux artificiellement développés. Ces cellules sont constituées de monocristaux cultivés isolément, ce qui en fait la plus chère des trois variétés (environ 35% plus chère que les cellules polycristallines équivalentes), mais elles ont le taux d’efficacité le plus élevé – entre 15-24%.

Cellules solaires polycristallines

Ce type de cellule solaire est également constitué de couches minces de silicium découpées à partir de cristaux cultivés artificiellement, mais au lieu de monocristaux, ces cellules sont constituées de plusieurs cristaux de silicium entrelacés, cultivés ensemble. Cela les rend moins chers à produire, mais leur efficacité est inférieure à celle des cellules solaires monocristallines, qui se situe actuellement à 13-18%

Cellules solaires amorphes

Ce sont les types de cellules solaires les moins chers à produire, elles sont relativement nouvelles sur le marché et sont produites très différemment des autres types. Au lieu d’utiliser des cristaux, le silicium précipite très finement sur le substrat.

Il y a deux avantages réels à une cellule solaire amorphe; premièrement, la couche de silicium est si fine qu’elle permet aux cellules solaires d’être flexibles, et deuxièmement, elles sont plus efficaces en basse lumière (comme l’hiver).

Cela a cependant un prix; ont la cote d’efficacité la plus basse des trois types – environ 7% – 9%, ce qui nécessite environ deux fois la surface du panneau pour obtenir le même résultat. De plus, étant donné qu’il s’agit d’une science relativement nouvelle, il n’y a pas de technique convenue pour fabriquer l’ensemble de l’industrie, elles ne sont donc pas aussi puissantes que les deux autres types.

Cellules solaires hybrides

Ce n’est pas en soi un type de cellule solaire; il s’agit plutôt d’une combinaison de cellules solaires amorphes et de cellules solaires monocristallines. Ils sont connus sous le nom de cellules solaires HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin Layer – un peu de morsure!), Et ont une efficacité supérieure à celle des trois autres types de cellules solaires. De plus, ils sont mieux adaptés aux montées plus ensoleillées, où les températures dépassent souvent 250C, produisant jusqu’à 10% d’électricité en plus.

Nous pensons que dans de nombreux cas, les cellules polycristallines sont l’option la plus appropriée, car elles offrent un bon rapport qualité-prix et en même temps, elles sont relativement efficaces.

Futures technologies solaires

  • Des recherches sont actuellement en cours pour développer un verre solaire transparent à presque 100% pouvant être utilisé dans les applications de construction. Les matériaux photovoltaïques polymères organiques seront ultra minces et plus efficaces que les types existants, et vous pourrez voir des fenêtres converties en générateurs d’électricité!
  • La pérovskite est un nouveau type de cellule solaire qui est plus efficace que les types actuels sur le marché. La technologie est actuellement en cours de perfectionnement car elle présente plusieurs lacunes qui doivent être corrigées avant de pouvoir être produite en série.

Convertisseurs solaires PV

Toute l’électricité produite à partir de panneaux solaires est produite sous forme de courant continu (DC) qui est différent de l’électricité distribuée à travers le réseau et que nous utilisons dans nos maisons, et c’est le courant alternatif (AC). Pour cette raison, la plupart des systèmes solaires photovoltaïques sont maintenant connectés à un type de convertisseur, qui convertit le courant continu en courant alternatif, permettant à un individu de revendre l’électricité au réseau (dans les systèmes connectés au réseau) ou de l’utiliser facilement dans les maisons.

Il existe deux principaux types de convertisseurs qui peuvent être installés dans votre système solaire photovoltaïque:

1. Convertisseurs passe-bas (également appelés convertisseurs centraux)

Ils sont utilisés dans les systèmes connectés au réseau où les panneaux solaires sont connectés en série, ce qui est également connu sous le nom de série de panneaux. Chaque rangée de panneaux est connectée à un convertisseur de puissance, qui convertit le courant continu en courant alternatif pour un usage domestique et se revend au réseau. Vous pouvez imaginer toute électricité comme une mini centrale électrique, qui produit de l’électricité.

Le principal problème avec les convertisseurs de chaîne est que si l’un des panneaux dans une rangée ne fonctionne pas ou produit moins d’électricité (à partir de choses comme l’ombrage), cela affecte la sortie de tous les panneaux. Tout le monde travaillera à la sortie du pire panneau, donc une petite quantité d’ombrage ou de débris dans votre champ solaire peut réduire de manière disproportionnée les performances globales de l’ensemble de votre système solaire photovoltaïque.

Ils ont également une durée de vie relativement courte par rapport aux micro-convertisseurs.

Les avantages incluent un câblage simple et le fait que vous pouvez utiliser des fils plus minces à l’intérieur de votre système solaire PV, donc moins de cuivre est utilisé, ce qui rend le système moins cher. L’achat d’un seul convertisseur de fil (ce qui est courant pour la plupart des systèmes solaires photovoltaïques domestiques) est également beaucoup moins cher que l’achat de plusieurs micro-convertisseurs.

2. Micro-convertisseurs

Il s’agit d’une technologie plus récente et chaque panneau solaire est entretenu individuellement, de sorte que chaque panneau nécessite son propre micro-convertisseur et agit comme une seule centrale électrique. En conséquence, les micro-convertisseurs ne subissent pas la même réduction de performances que l’ombrage, car toute réduction de puissance sur un panneau solaire particulier est contrôlée par un seul micro-convertisseur, ce qui a peu d’effet sur la puissance combinée de l’ensemble du système solaire photovoltaïque.

Les micro-convertisseurs sont beaucoup plus chers que les convertisseurs de chaîne. Cependant, l’essentiel de ce coût est compensé par des performances accrues (25% de puissance en plus produite à l’aide de micro-convertisseurs) et par le fait qu’ils sont plus fiables que les convertisseurs de puissance (les garanties pour les micro-convertisseurs sont jusqu’à 25 ans).

Achetez un convertisseur pour votre système solaire PV

Lorsque vous recherchez les convertisseurs à acheter, vous voulez idéalement que le courant alternatif (CA) corresponde à celui fourni par les services publics. La forme d’onde fait référence à la qualité du signal CA produit par le convertisseur. Les convertisseurs moins chers fourniront un signal sinusoïdal modifié, tandis que les versions plus chères produiront un signal sinusoïdal pur. Certains appareils (comme les ordinateurs) ne fonctionnent tout simplement pas à moins qu’ils ne soient alimentés par une onde sinusoïdale pure, nous vous recommandons donc de dépenser un peu plus sur ce type de convertisseur.

Les convertisseurs de réseau sont légèrement différents des convertisseurs conventionnels en ce que l’onde sinusoïdale pure CA doit être parfaitement adaptée à la forme d’onde du réseau. En tant que tels, ils sont généralement plus chers que les convertisseurs typiques que vous achetez. Ils ont également une fonction de sécurité intégrée pour déconnecter l’électricité du champ solaire si le réseau électrique tombe pour une raison quelconque.

Il convient également de noter que la plupart des onduleurs sont désormais dotés d’une «surveillance de la puissance maximale» (connue sous le nom de MPPT), ce qui permet de maximiser l’utilisation de l’électricité de votre système solaire photovoltaïque.

Le principe de fonctionnement du MPPT est d’extraire la puissance maximale disponible du module photovoltaïque, en le faisant fonctionner à la tension la plus efficace (appelée tension de puissance maximale). L’algorithme inclus dans le convertisseur MPPT compare la sortie du module photovoltaïque à la tension du secteur puis la fixe à la tension la plus efficace, pour vous permettre d’exporter la quantité maximale de kWh d’électricité vers le secteur. Le chargeur MPPT de votre système solaire photovoltaïque améliorera votre augmentation de puissance de 20 à 45% en hiver et de 10 à 15% en été.

Avantages

    • Tous les panneaux solaires photovoltaïques chutent rapidement en raison de meilleures techniques de production et d’une concurrence accrue des fabricants et des fournisseurs.
    • Les cellules solaires photovoltaïques monocristallines sont le type de cellules solaires photovoltaïques le plus efficace (estimé entre 15 et 24%), de sorte que les panneaux plus petits peuvent produire des quantités d’électricité équivalentes par rapport aux autres types de cellules solaires.
    • Les cellules photovoltaïques polycristallines sont plus faciles à produire que les cellules solaires photovoltaïques monocristallines et sont donc moins chères à l’achat, tout en garantissant des niveaux de rendement décents (13-18%).
    • Les cellules solaires photovoltaïques amorphes sont les plus faciles à produire, et comme le silicium est déposé sur n’importe quelle surface, ces plaques peuvent prendre n’importe quelle forme.
    • Le photovoltaïque hybride combine des cellules amorphes et monocristallines vous offrant les avantages de ces deux types de cellules solaires.

Restrictions

    • Les cellules solaires photovoltaïques polycristallines et amorphes sont moins efficaces que les cellules monocristallines, de sorte que des panneaux plus grands sont nécessaires pour obtenir une production d’électricité équivalente.
    • La technique de construction de cellules solaires monocristallines est plus difficile et cela se reflète dans le coût plus élevé de ce type de panneau.

Batterie

L’un des principaux problèmes des systèmes solaires photovoltaïques est qu’ils ne produisent de l’électricité que lorsque le soleil brille. Si vous souhaitez disparaître du secteur ou avoir une batterie de rechange au moment de la panne de courant, vous aurez besoin de batteries à l’intérieur de votre système solaire photovoltaïque.

Dans ces systèmes, l’électricité produite à partir de cellules solaires est soit utilisée dans la maison au besoin, soit s’il n’y a pas de demande dans la maison, elle est convertie en énergie chimique sous forme de batteries. Ces batteries peuvent produire de l’électricité la nuit pour vous permettre d’utiliser votre système solaire PV «24/7».

L’électricité produite par votre système solaire est stockée dans des batteries plomb-acide à décharge profonde qui ressemblent beaucoup à celles que l’on trouve dans la plupart des voitures aujourd’hui (bien que structurellement différentes). Les deux types de batteries les plus populaires sont GEL et Mator en verre avec verre absorbé (AGM), qui maintiennent bien la charge et ne se décomposent pas presque aussi vite qu’une batterie normale avec de l’acide au plomb (cellule humide). Les deux types de batteries sont conçus pour se décharger progressivement et recharger plusieurs fois 80% de leur capacité.

La batterie de voiture est une batterie à cycle peu profond et elle est conçue pour décharger seulement environ 20% de l’électricité, elle n’est donc pas adaptée à une installation solaire photovoltaïque. La raison en est que si plus de 20% sont extraits plus de quelques dizaines de fois, ils seront endommagés et n’engendreront plus de frais.

Les batteries solaires photovoltaïques fonctionnent généralement à 12 V et peuvent être disposées en banques (plusieurs batteries), augmentant le potentiel de stockage de votre cellule solaire photovoltaïque. Un groupe de batteries organisé en ligne augmente la capacité de votre stockage, mais augmente également la tension fournie par votre banque, tandis que plus de batteries organisées en circuit parallèle augmentent la capacité mais conservent également la tension (l’électricité du secteur fonctionne à une tension plus élevée, donc si vous avez un système attacher les grilles, vous essaierez probablement de faire correspondre cela en mettant en évidence la batterie dans une rangée).

Contrôleurs de charge solaire

Les contrôleurs de charge solaire (également appelés régulateurs de charge solaire) sont utilisés dans les systèmes solaires photovoltaïques pour empêcher les batteries de se surcharger. Si vous décidez de mettre en place un système connecté au «réseau», un régulateur de charge solaire n’est pas nécessaire, car tout excédent d’électricité que vous n’utilisez à aucun moment est vendu directement au réseau.

Cependant, l’un des trois autres paramètres nécessite un contrôleur de charge; travaille à réguler le flux d’électricité entre les modules solaires photovoltaïques, les batteries et vos appareils (appelés charges).

Lorsque la charge consomme de l’énergie (par exemple, vous regardez la télévision), le contrôleur de charge permet à l’électricité de circuler directement à partir des panneaux solaires (si le soleil brille), ou d’une batterie, ou d’un mélange des deux. Le contrôleur de charge empêche également d’endommager la batterie en surveillant le flux d’électricité entrant et sortant. Par exemple, si votre système surcharge la batterie, cela l’endommagera. La même chose est vraie si vous déchargez complètement toute la charge à l’intérieur de la batterie.

La nuit, lorsque les unités solaires ne produisent plus d’électricité, le régulateur de charge solaire empêche le reflux des batteries vers les panneaux solaires.

Les contrôleurs de charge solaire sont également équipés de programmes de charge très efficaces qui maximisent la vitesse de charge tout en évitant la surcharge.

La plupart sont également équipés d’une charge maximale (MPPT). Le principe de fonctionnement des MPPT est d’extraire la puissance maximale disponible du module photovoltaïque, en les faisant fonctionner à la tension la plus efficace (appelée tension de puissance maximale). L’algorithme inclus dans le contrôleur de charge solaire MPPT compare la sortie du module photovoltaïque avec la tension de la batterie, puis la fixe à la meilleure tension de charge, pour obtenir une charge maximale de la batterie. La puissance maximale produite par un module solaire photovoltaïque dépend de la quantité de soleil frappant les cellules solaires et de la température de la cellule. L’intégration d’un chargeur MPPT dans votre système solaire photovoltaïque améliorera votre puissance de 20 à 45% en hiver et de 10 à 15% en été.

Assemblage de panneaux solaires

Comme nous l’avons vu précédemment, la quantité d’énergie produite par votre système solaire photovoltaïque dépend de l’intensité de la lumière frappant votre panneau solaire. Il existe trois types de montage que vous pouvez obtenir pour vos panneaux solaires afin de maximiser la quantité de lumière qu’ils reçoivent.

Panneaux solaires fixes

Ce sont les plus simples de tous les systèmes d’installation et en même temps les moins chers. Dans ce système, les panneaux solaires ne bougeront pas du tout au cours de l’année, vous voulez donc vous assurer que lorsque vous les mettez dans les panneaux, tournez vers l’équateur pour maximiser la lumière du soleil.

Installations solaires réglables manuellement

Ils peuvent être changés plusieurs fois par an pour s’adapter au soleil d’hiver et d’été. Le soleil est le plus haut dans le ciel pendant les mois d’été et plus bas en hiver, donc l’ajustement de l’angle de votre champ solaire garantit que la lumière du soleil frappe la corde au meilleur angle pour éviter la réflexion.

Configuration de suivi solaire entièrement automatisée

Ces installations surveillent le soleil pour s’assurer que l’angle du champ solaire maximise la lumière du soleil à tout moment. C’est certainement le type le plus cher car ils sont constamment en mouvement, mais ils sont aussi de loin le plus efficace. Néanmoins, il s’est avéré plus rentable d’ajouter un panneau solaire supplémentaire à votre cuisinière et d’utiliser des installations fixes ou réglables.

Installation solaire PV

Envisagez-vous d’installer un système solaire photovoltaïque chez vous? Nous avons réveillé le pays pour les meilleurs commerçants, nous pouvons donc être sûrs de ne recommander que ceux en lesquels nous croyons vraiment.

Si vous souhaitez que nous trouvions un installateur local pour vous aider à installer un système solaire PV dans votre maison, remplissez simplement le formulaire ci-dessous et nous vous contacterons bientôt!