À propos des systèmes PV      (panneaux solaires)

 

 

 

 

Dans cet article

1. Introduction aux systèmes PV

2. Les composantes de base d’un système photovoltaïque

3. Questions fréquentes sur les systèmes PV

4. Faits saillants

 

 

 

 

 

 

 

                              Introduction aux systèmes PV

L’effet photovoltaïque (PV), ce qui veut dire convertir les photons lumineux en électricité, fut découvert par le physicien Becquerel en 1849.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                           

 

 

 

                                                           Les photons lumineux sont convertis en électricité

 

 

 

Les premiers modules solaires, utilisant une technologie semblable à ceux d'ajourd'hui, sont apparus dans les années 50 et étaient principalement utilisés pour les applications dans l’espace. Suite à la crise d’énergie des années 70, la R&D et le développement commercial, la quantité d’installation de tels systèmes augmenta; en particulier pour les systèmes hors-réseau.

En 2000, l’Allemagne fut un des premiers pays à mettre en place un programme de tarif d’achat; c’est-à-dire un mécanisme qui encourage l’adoption de production d’électricité à partir de source d'énergie renouvelable. En 2009, 63 nations, incluant l'Ontario ont adoptées un programme de tarif d'achat.

         Les composantes de base d’un système photovoltaïque

 

 

• Modules solaires

• Champs photovoltaïques

• Accumulateurs (batteries)

• Régulateurs de charge

• Demande énergétique

• Onduleurs

• Équipement connexe

                 

                 Module solaire

Les modules solaires PV sont une combinaison de cellules semi-conductrices qui font la conversion des photons lumineux en courant électrique. Les modules ont typiquement 36, 54, 60 ou 72 cellules.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                 Modules solaires

 

 

 

 

Ces modules sont répartis en trois catégories ou types: monocristallin, polycristallin et amorphe. En moyenne, les modules monocristallins sont les plus efficaces avec un rendement de 13-16% tandis que ceux polycristallins offrent un rendement de 12-14%. Le rendement des modules amorphes est de l'ordre de 8-10%.

 

Présentement, beaucoup de R&D s'effectue sur les cellules en silicium amorphe puisque leur coût de fabrication est d'environ 20% moins cher que la technologie cristalline typique et que ses applications sont plus vastes. Toutefois, cette technologie n'a qu'une part de marché d'environ 20% vs 80% pour celle cristalline.

       

         Champs photovoltaïques

Le champ PV consiste d’un module solaire ou plus branchés ensemble afin de convertir l’énergie lumineuse en électricité.

Exemple d'un champ photovoltaïque

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Selon la configuration des panneaux, il est possible d'obtenir la tension désirée, soit 12, 24 ou 48 Vcc (typique) pour recharger les accumulateurs. Dans le cas d'un branchement résidentiel au réseau, la configuration du voltage est de 200-600 Vcc.

   

          Accumulateurs (batteries)

 

Les accumulateurs servent à emmagasiner l’énergie captée par le champ PV pour alimenter la demande énergétique pendant la nuit et pendant les périodes nuageuses.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       Les accumulateurs emmagasinent l’énergie captée pour l'alimentation durant la nuit et les périodes nuageuses.

 

           Régulateurs de charge

 

Le régulateur de charge sert à prévenir soit une surcharge ou décharge trop profonde des accumulateurs. Il empêche aussi le retour de courant des accumulateurs vers le champ PV la nuit.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                Un régulateur de charge

                     

              Demande énergétique

 

La demande énergétique est tout simplement les appareils et composantes électriques qui consomment de l’énergie.

Il importe que ces appareils soient efficaces et consomment peu d'énergie. La demande peut être en 12, 24, et 48Vcc ou 120 et 240Vac.

 

                      Onduleurs

Un onduleur est un convertisseur électronique assurant une fonction d'ondulation d'un courant continu (cc) à un courant alternatif (ca).

 

Un onduleur assure une fonction d'ondulation d'un courant continu à un courant alternatif

On parle généralement de 110-120Vca 60Hz en Amérique du Nord et de 230-240Vca 50Hz en Europe et en Afrique.

 

             

 

 

 

               Équipement connexe

 

L'équipement connexe inclut le câblage, la quincaillerie, les pièces de protection et autres équipements qui servent à assurer le bon fonctionnement du système solaire et ce, de façon sécuritaire.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                              Équipement connexe à un système solaire

 

 

 

                      Questions fréquentes sur les systèmes PV

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• Pourquoi l'usage de la technologie PV n'est-elle pas plus répandue dans le monde?

• Quels sont les différents usages possibles de l'énergie solaire?

• Combien coûte l'énergie solaire?

• Un système solaire exige-t-il beaucoup d'entretien?

• Pourquoi l'énergie solaire?

• Où s'informer au sujet des programmes incitatifs?

 

 

Pourquoi l'usage de la technologie PV n'est-elle pas plus répandue dans le monde?

Bien que le marché du PV soit en pleine expansion, il demeure que le coût initial du système est assez dispendieux. La réduction des coûts des systèmes PV fait en sorte que l'énergie solaire est maintenant compétitive dans certains endroits où l'électricité est produite à partir des sources traditionnelles telles que le charbon, diesel, nucléaire et hydro. Ceci est particulièrement vrai là où des "tarifs d'achat" sont offerts et qui font en sorte que le PV devient un véhicule d'investissement rentable.

 

Le PV connaît une croissance de plus de 30% depuis les 15 dernières années.

Quels sont les différents usages possibles de l'énergie solaire?

L’énergie solaire peut être utilisée pour alimenter presque tous les appareils nécessitant de l’électricité.

Lorsque le système est branché au réseau, le compteur calcule l'énergie en « entrée » et en « sortie ».

Au Canada, une résidence typique consomme environ 30-40kWh/jour, ce qui veut dire qu'il est nécessaire d'avoir environ 7-8kW de modules solaires pour suffire à ses besoins. Pour ce qui est des endroits éloignés du réseau, il est important de calculer sa consommation afin de bien dimensionner son système d'énergie.

 

Voici des exemples d'appareils qu'on peut alimenter à l'énergie solaire:

• Téléviseur et radio

• Maison résidentielle

• Pompe à eau

• Lumière d'intérieur et d'extérieur

• Réfrigérateur à vaccin

• Lampadaire

• Outils

• etc...

 

                   Le tableau ci-dessous donne une idée de la consommation typique d'appareils fréquemments utilisés:

 

 

                                                                          AppareilConsom. typique

                                                                          Téléviseur 19"160W

                                                                          Chaîne stéréo240W

                                                                          Réfrigérateur 12 Volts50W

                                                                          Pompe à eau 12-24 Volts 1/4hp1000W

                                                                          Lecteur de CD75W

                                                                          Ordinateur150W

 

Combien coûte l'énergie solaire?

 

En faisant une bonne gestion de sa consommation on peut réduire la dimension du système et ainsi les coûts.

Ainsi, le prix d'un système solaire varie surtout selon votre demande énergétique, le pays et la latitude où vous êtes situé.

Pour un système couplé au réseau, sans accumulateur, les prix varient entre 7-10$ du watt et pour un système hors-réseau avec accumulateur on peut calculer environ 10-25$ du watt

 

Un système solaire exige-t-il beaucoup d'entretien?

 

Il n’y a pas d'entretien à faire sauf une inspection visuelle des modules solaires de temps à autre. Selon le type d’accumulateur, il se peut qu’il y ait un minimum de vérification et d’entretien en ce qui a trait à l'eau distillé.

 

Demandez des explications à votre représentant sur les différents types d'accumulateurs et lesquels sont les plus appropriés à votre utilisation.

 

Pourquoi l'énergie solaire?

 

Il y a plusieurs avantages relatives à l'utilisation de l’énergie solaire.

• La quantité d’énergie nécessaire pour la production des modules solaires est récupérable dans la première année d’utilisation. Les modules sont fabriqués à partir de matière première abondante dans la nature et qui est recyclable.

• Silencieux et ne produisant aucune pollution, la durée de vie d’un module solaire dépasse facilement 25 ans.

• Il est facile de calculer l'énergie solaire potentielle disponible sur différents sites.

• Pour les interconnexions au réseau dans les régions urbaines, les modules solaires produisent leur énergie en journée lorsque la consommation est à son plus fort (9-17h et climatisation en été) et contribuent ainsi à réduire la forte demande en énergie durant cette période.

• La technologie PV peut se marier à l'esthétisme urbaine avec des matériaux de construction tels que les bardeaux solaires et par le design de bâtiments écologiques.

 

Où s'informer au sujet des programmes incitatifs?

 

Vous pouvez communiquer avec votre fournisseur d'électricité, votre municipalité ou votre détaillant de produits solaires. Il existe de nombreux programmes d'aide dans plusieurs pays pour les gens qui veulent utiliser les technologies solaires. Informez-vous!

 

                                           Faits saillants

• Un kilowatt-heure équivaut à utiliser une ampoule incandescente de 100 watts pendant 10heures (1 kilowatt = 1000 watts).

• Un système de 1000-2000 watts prend environ 1 à 2 jours à installer.

• 40% des coûts reliés à un système sont associés aux modules solaires. Un autre 30% est associé au accumulateurs s'il s'agit d'un système hors-réseau.

• Le sud du Canada reçoit en moyenne 3.5 heures d'ensoleillement de pointe par année.

• Les modules solaires produisent quand même de l’énergie en période nuageuse.

• L’efficacité des module varie selon la sorte de module, soit monocristallin, polycristallin ou amorphe.

• Un système PV de 1 kilowatt requiert un espace d'installation d'environ 100 pieds carré (9 mètres carré).