5 éléments indispensables dans un système solaire photovoltaïque : guide complète

 Installer une installation solaire photovoltaïque est un choix de plus en plus répandu pour ceux qui souhaitent réduire leurs factures d’énergie tout en contribuant à la durabilité environnementale. Mais quels sont les éléments vraiment essentiels pour garantir le bon fonctionnement et l'efficacité d'un système photovoltaïque ? Dans cet article, nous passons en revue les 5 composants indispensables d'une installation photovoltaïque, qu'il ne faut absolument pas négliger pour obtenir un rendement optimal.

1. Modules photovoltaïques (panneaux solaires)

Les modules photovoltaïques sont le cœur battant de tout système. Composés de cellules solaires en silicium, ils ont pour rôle de convertir l'énergie solaire en électricité en courant continu (DC). Le choix des panneaux dépend de plusieurs critères :

Rendement

Le rendement indique le pourcentage d'énergie solaire que le panneau peut convertir en électricité. Selon la technologie, les valeurs varient :

• Panneaux monocristallins : offrent un rendement élevé, généralement compris entre 18 % et 21 %.

• Panneaux polycristallins : légèrement moins efficaces que les monocristallins, mais ils fonctionnent mieux sous des conditions de lumière variable.

• Panneaux à couche mince : caractérisés par un rendement plus faible, mais performants en lumière diffuse ou à des températures élevées.

Technologie

Les principales technologies disponibles sont :

• Monocristallins : fabriqués à partir de silicium monocristallin, reconnaissables à leur couleur foncée et uniforme. Ils sont appréciés pour leur haute efficacité et leur durabilité, pouvant dépasser 25 ans.

• Polycristallins : composés de cellules de silicium polycristallin avec des cristaux orientés aléatoirement. Ils présentent une couleur bleue intense et des performances légèrement inférieures aux monocristallins.

• Couche mince : produits avec des matériaux tels que le silicium amorphe ou le tellurure de cadmium, ils ont une apparence uniforme sombre et conviennent bien aux solutions architecturales variées grâce à leur flexibilité.

Puissance nominale

La puissance nominale d’un panneau, exprimée en Watt-crête (Wp), indique la puissance maximale que le module peut générer dans des conditions de test standard (STC), c’est-à-dire avec une irradiation de 1000 W/m² et une température ambiante de 25°C.

2. Onduleur photovoltaïque

L’onduleur est un composant clé de tout système photovoltaïque. Sa fonction principale est de transformer l'électricité produite par les panneaux, qui est en courant continu (DC), en courant alternatif (AC), la rendant utilisable pour la consommation domestique ou pour l'injection dans le réseau.

Différents types d'onduleurs existent, chacun adapté à des besoins spécifiques :

• Onduleurs de chaîne : ils connectent plusieurs panneaux en série, formant des "chaînes". Le courant continu produit est ensuite converti en courant alternatif. Un point critique est que le rendement de toute la chaîne peut diminuer si un seul panneau est ombragé ou défectueux.

• Micro-onduleurs : installés directement sur chaque panneau. Ils permettent à chaque module de fonctionner indépendamment, améliorant l'efficacité générale, notamment dans les installations sujettes à des ombrages partiels ou à des orientations variées. Leur principal inconvénient est leur coût initial plus élevé comparé aux onduleurs de chaîne.

• Onduleurs centralisés : principalement utilisés dans les grandes installations, comme les sites industriels ou au sol, ils peuvent gérer l’énergie provenant de nombreuses chaînes et la convertir en courant alternatif. Idéal pour des volumes de production élevés.

• Onduleurs hybrides : combinent les fonctions d'un onduleur classique avec la capacité de gérer les systèmes de stockage d'énergie. En plus de convertir l’énergie, ils régulent la charge et la décharge des batteries, facilitant l’autoconsommation et optimisant l’utilisation de l’énergie produite.

3. Structure de support

La structure de support a pour rôle d’ancrer solidement les panneaux solaires sur le toit ou directement au sol. Elle est généralement fabriquée à partir de matériaux hautement résistants comme l'acier galvanisé ou l'aluminium, capables de garantir solidité et durabilité même dans des conditions climatiques extrêmes, supportant sans problème les charges de vent et de neige.

Lors de la conception et de l'installation d'une structure de support, il est essentiel de prendre en compte certains paramètres clés :

Inclinaison

L’efficacité des panneaux dépend également de l’angle d’inclinaison. Cette valeur varie selon la latitude du site d’installation. En Italie, l’inclinaison recommandée est comprise entre 30° et 40°. Plus précisément :

• Dans les régions du nord, une inclinaison entre 35° et 40° est préférable.

• Au sud, une inclinaison entre 20° et 30° est recommandée.

Orientation

L'orientation idéale pour maximiser la production d’énergie solaire est vers le sud. Toutefois, des orientations légèrement décalées, comme sud-est ou sud-ouest, garantissent également de bons résultats, avec des pertes d'efficacité généralement inférieures à 5-10 %.

Certifications de résistance

Il est essentiel que la structure respecte les normes en vigueur et possède des certifications attestant de sa résistance aux charges de vent, de neige et autres sollicitations prévues par la réglementation locale.

4. Système de stockage

De plus en plus d’utilisateurs choisissent d’intégrer leur installation photovoltaïque avec un système de stockage. Les batteries permettent de stocker l’énergie produite durant la journée et de l’utiliser le soir ou en cas de faible ensoleillement.
Les principales technologies de batteries sont :

Batteries au lithium

Avantages :

• Longue durée de vie, supportant des milliers de cycles de charge et de décharge.

• Haute efficacité, avec des rendements supérieurs à 95 %.

• Peu de maintenance, pas besoin de remplissage ou de contrôles réguliers.

• Peuvent être déchargées jusqu’à 80-90 % de leur capacité sans compromettre leur durée de vie.

Inconvénients :

• Coût d’achat plus élevé par rapport aux batteries traditionnelles.

Batteries au plomb-acide

Avantages :

• Généralement moins chères à l’achat.

Inconvénients :

• Durée de vie plus courte et moins de cycles charge/décharge que les batteries lithium.

• Nécessitent une maintenance périodique, comme le contrôle et le remplissage de l’électrolyte.

• Rendement inférieur, variant entre 70 % et 85 %.

• Il est conseillé de ne pas les décharger au-delà de 50 % pour éviter une dégradation rapide.

5. Tableau électrique et dispositifs de sécurité

Pour garantir la sécurité et la fiabilité de l’ensemble du système photovoltaïque, certains composants fondamentaux sont indispensables :

• Tableau électrique de protection : agit comme une centrale qui organise tous les dispositifs de sécurité. Il garantit l’ordre des connexions électriques et facilite les opérations de contrôle et de maintenance.

• Disjoncteurs différentiels : protègent contre les chocs électriques en détectant les fuites de courant vers la terre et en interrompant immédiatement le circuit en cas d’anomalie.

• Disjoncteurs magnéto-thermiques : offrent une protection sur deux fronts : la partie thermique gère les surcharges prolongées, tandis que la partie magnétique réagit rapidement aux courts-circuits, protégeant l'installation et réduisant le risque d'incendie.

• Parafoudres (SPD) : protègent l'installation contre les surtensions dues à des événements comme la foudre. Ils dévient l’énergie excédentaire vers la terre. Il est recommandé de les installer à la fois du côté courant continu (DC) et courant alternatif (AC).

• Compteurs bidirectionnels : permettent de surveiller l’énergie prélevée du réseau et injectée, facilitant la gestion de l’énergie produite et la participation aux systèmes d’incitation ou d’autoconsommation.

Ces dispositifs travaillent ensemble pour garantir une installation efficace et sûre, protégeant à la fois les équipements et les utilisateurs.
Bien choisir tous les éléments d’une installation photovoltaïque est fondamental pour garantir efficacité, sécurité et durabilité sur le long terme. Ce n’est qu’ainsi qu’il sera possible de bénéficier pleinement des avantages de cette technologie.