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Le solaire photovoltaïque
La lumière du soleil peut directement être transformée en électricité par des panneaux photovoltaïque, sans pièces tournantes et sans bruit. L’électricité peut être soit stockée dans des batteries, soit convertie par un onduleur pour être distribuée aux normes sur le réseau.

Sur cette page :

1. Le solaire photovoltaïque : une énergie d’avenir
2. Principe de fonctionnement
3. Préalable à toute installation
4. Installations autonomes
5. Installations raccordées au réseau

UNE ENERGIE D’AVENIR

…pour l’électrification en sites isolés :
Par sa souplesse et sa facilité d’installation et de maintenance, l’énergie photovoltaïque est incontestablement une solution technique et économique adaptée, notamment dans les pays en voie de développement qui n’ont pas les moyens de se doter de réseaux de distribution d’électricité. Elle représente aussi un enjeu sociologique car, en apportant l’électricité dans des zones isolées, elle contribue à limiter le phénomène d’exode rural.

…dans les pays industrialisés, dotés de réseaux denses de distribution d’électricité :

Les installations photovoltaïques peuvent être raccordées au réseau, ce qui représente une économie importante en investissement et en fonctionnement (cf. « installations raccordées au réseau »).

Le photovoltaïque est la seule filière qui peut être installée n’importe où, y compris en centre ville, permettant d’économiser d’autant les besoins de fourniture par le réseau des bâtiments équipés. C’est pourquoi de nombreux pays (Allemagne, Japon…) développement de vastes programmes d’équipement de « toits solaires », non seulement sur les habitations individuelles, mais aussi sur les bâtiments tertiaires (façade ou couverture), dans le but de stimuler la demande et d’accélérer, ainsi, la baisse des coûts de fabrication encore élevés.

La production d’électricité photovoltaïque reste encore plus chère que l’électricité classique mais les prix sont en baisse continuelle, grâce entre autre à des subventions européennes ou locales. La compétitivité devrait s’améliorer avec les progrès technologiques de demain.
Ainsi, le marché photovoltaïque mondial connaît une croissance rapide depuis les années 80. la puissance crête du parc photovoltaïque européen en 2005 est estimé à 906 MWc (et environ 1238 MWc en 2006) (Source Système solaire).

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Les photopiles sont constituées de matériaux semi-conducteurs (généralement silicium) qui transforment directement la lumière du rayonnement solaire en énergie électrique. 
Les particuliers de lumière (photons) viennent heurter les électrons sur le silicium et lui communiquent leur énergie. Le silicium est traité de manière à jouer le rôle de clapet anti-retour (diode) d’électricité et ainsi à diriger tous les électrons dans le même sens. Une tension apparaît donc en présence de lumière aux bornes de la photopile. Si l’on ferme le circuit à l’aide d’une lampe, d’un moteur, etc., le courant peut circuler.
La tension est peu variable alors que le courant est quasi proportionnel à la lumière reçue.
Les technologies se divisent en deux grandes familles :

Le silicium cristallin (qu’il soit mono ou poly) est une technologie éprouvée et robuste (espérance de vie : 30 ans), dont le rendement est de l’ordre de 13%. Ces cellules sont adaptées à des puissances de quelques centaines de watts à quelques dizaines de kilowatts. Elles représentant près de 80ù de la production mondiale en 2008.

Silicium polycristallin

Ces cellules, grâce à leur potentiel de gain de productivité, se sont aujourd’hui imposées : elles représentent 49% de l’ensemble de la production mondiale en 2000. L’avantage de ces cellules par rapport au silicium monocristallin est qu’elles produisent peu de déchets de coupe et qu’elles nécessitent 2 à 3 fois moins d’énergie pour leur fabrication.

Silicium monocristallin

Son procédé de fabrication est long et exigeant en énergie ; plus onéreux, il est ce pendant plus efficace que le silicium polycristallin.
      
Silicium amorphe

Les coûts de fabrication sont sensiblement meilleur marché que du silicium cristallin. Les cellules amorphes sont utilisées partout où une alternative économique est recherchée, ou, quand très peu d’électricité est nécessaire (par exemple, alimentation des montres, calculatrices, luminaires de secours). Elles sont également souvent utilisées là où un fort échauffement des modules est à prévoir. Cependant, le rendement est de plus de 2 fois inférieur à celui du silicium cristallin et nécessite donc plus de surface pour la même puissance installée. Les cellules en silicium amorphe sont actuellement de moins en moins utilisées : 9,5% de la production mondiale en 2000, alors qu’elles représentaient 12% en 1999.
D’autres techniques semblent gagner du terrain aujourd’hui, ce sont les technologies en ruban et les couches minces.
Pour obtenir plus de tension, nominale de 12-14 V) et on les encapsule entre deux couches de verres pour les protéger des agressions extérieures.
Un module (durée de vie de 30 ans) compense en moins de 5 ans l’énergie dépensée pour sa fabrication.

Exemple de maisons photovoltaïque
  
   
 
Cette maison, située dans le sud de rennes est alimentée par 18 panneaux photovoltaïques (marque : Photowatt) de 50 W chacun (soit 900W) reliés au réseau EDF par un onduleur.
Une petite éolienne de bateau (marque : Rutland Windcharger) de 50 W, alimente une batterie voiture indépendamment pour faire fonctionner quelques lampes basse consommation de 12 V.
 
PREALABLE

Dans une habitation, que ce soit pour les installations autonomes ou raccordées au réseau, une démarche globale préliminaire de maîtrise de l’énergie est nécessaire (changer les réfrigérateurs de mauvais rendement, éviter les halogènes et les lampes incandescence et leur préférer les lampes basse consommation, équiper les appareils à veille de rallonges avec interrupteur intégré, et surtout, exclure le chauffage électrique…). L’usage de l’électricité doit être réservé aux applications nobles de celle-ci : éclairage, informatique, télévision, hi-fi, moteurs électriques…

INSTALLATIONS AUTONOMES

Si l’énergie solaire doit assurer la totalité des besoins en électricité d’un site, il est nécessaire de la stocker pour les périodes non ensoleillées. Ce stockage est généralement assuré par des batteries au plomb. Un régulateur les protège contre les surcharges ou la décharge profonde.

Applications :

Ces systèmes sont très bien adaptés aux « petits » besoins d’électricité lorsque le réseau public est inaccessible, les coûts de raccordements étant élevés.
Ils couvrent en outre un large domaine d’applications :
Télécommunications, signalisation terrestre (routière), maritime (phares et balises) et aérienne, pompage, électrification rurale, mobilier urbain (horodateurs, abris bus…) et utilisation grand public (montres, calculatrices)…

Un kit solaire composé de 1 panneau 50 Wc, un régulateur, et une batterie de stockage revient à environ 650 € TTC.

On peut trouver de petits éléments photovoltaïques dans notre catalogue.

INSTALLATIONS RACCORDEES AU RESEAU : Le PROGRAMME PHEBUS

Un peu d’histoire

Depuis 1992, des programmes européens (Phébus), mis en œuvre par l’association Hespul (anciennement Phébus), ont permis d’installer en France plus de 200 centrales photovoltaïques raccordées au réseau.

L’avantage du raccordement est de dispenser du coûteux stockage d’électricité dans les batteries. Un onduleur permet d’injecter directement l’électricité produite dans le réseau électrique de la maison. Dans le cas des programmes Phébus, si la consommation locale est supérieure à la production de la centrale, l’appoint est fourni par le réseau. Dans le cas contraire, l’énergie est fournie au réseau public et sert à alimenter les consommateurs voisins.

Aujourd’hui

Depuis le 26 juillet 2006, les services ministériels ont revu à la hausse les prix d’achat du k Wh d’origine photovoltaïque.
En métropole continentale, le tarif applicable est de 30 centimes €/ kWh auquel il faut ajouter 25 centimes €/kWh si les capteurs sont intégrés au bâti.
Pour la Corse et les  départements d’outre-mer, le tarif applicable est de 40 centimes €/ kWh auquel il faut ajouter 15 centimes €/ kWh si les capteurs sont intégrés au bâti.

Le contrat d’achat est conclu pour une durée de 20 ans.

Ce tarif est applicable pour les installations disposant de deux compteurs d’électricité : un pour la vente, l’autre pour l’achat (contrairement au programme Phébus où l’on avait un seul compteur pouvant tourner «  à l’envers »). Actuellement, le particulier (ou la collectivité) est véritablement assimilé à un petit producteur d’électricité.

Vous pouvez télécharger le décret d’application : ici.

Quelques chiffres

Texte à taper
Le coût indicatif d’une centrale de 1,1 k W c varie entre 6 000 et 8 000 € HT, pose incluse et avant subventions.
Actuellement, la taille la plus courante des centrales photovoltaïques installées avec le concours de HESPUL est de 2,2 k W c.

En Bretagne, une quinzaine d’installations fonctionnent déjà.
Vous trouverez quelques exemples dans notre visite guidée en cliquant : ici

Réalisation d’un mur anti-bruit photovoltaïque en Nord/Pas de Calais

Le premier en France, ce mur photovoltaïque déflecteur de bruit de 450 m de long et de 3 m de haut se situe en bordure de l’A 21, à hauteur de Fouquierès-lès-lens. La puissance électrique totale fournie par les 630 panneaux (inclinés à 60°) est de 63 k W c. L’énergie produite est réinjectée dans le réseau EDF en 400 V triphasé. L’étude et le concept de la partie photovoltaïque avec injection de l’électricité dans le réseau EDF ont été élaborés par Sunwatt France. Ce projet a été réalisé en 2001 dans le cadre d’un programme européen Thermie.
Source : Sunwatt France.

Les tuiles photovoltaïques
Ces tuiles photovoltaïques ont le grand avantage de s’intégrer facilement dans l’architecture d’un bâtiment.
Pour plus d’information vous pouvez consulter le numéro 33 du magasine « La Maison Ecologique ».
Site Internet : http://www.la-maison-ecologique.com

Adresses utiles
 

L’éolien
Le solaire thermique
Le solaire photovoltaïque
Le biogaz
La géothermie
Les centrales hydrauliques.