Les foyers sont de plus en plus nombreux, en France comme dans certains pays d’Europe, à choisir de s’équiper de panneaux solaires. Et ce, que ce soit pour réduire leur dépendance au réseau électrique domestique, baisser leurs factures, revendre de l’électricité, ou encore utiliser cette dernière pour générer de l’eau chaude sanitaire. Mais au fait, comment fonctionne un panneau solaire ? Quels sont les différents types de panneaux, et quelles sont leurs spécificités ? Faisons le point.
Le fonctionnement d’un panneau solaire photovoltaïque
Pour fonctionner, un panneau solaire photovoltaïque a besoin de plusieurs éléments :
- Un module principal. Celui-ci est composé de cellules photovoltaïques chargées de transformer l'énergie apportée par les rayons du soleil en tension électrique continue.
- Un système de montage, également appelé système d'intégration à la toiture. Ce système va ancrer le panneau photovoltaïque au bâti et lui permettre de résister aux intempéries (vents, pluie, grêle…).
- Un abergement. Cet élément est chargé d’établir une jonction étanche entre le panneau et le reste de la toiture. Il assure une certaine continuité de la production d’électricité en même temps qu’il sécurise l’ensemble.
À ces éléments s'ajoutent les différents équipements électriques nécessaires au fonctionnement du panneau solaire photovoltaïque, et en particulier l'onduleur. Celui-ci va transformer le courant continu, issu des cellules photovoltaïques, en courant alternatif capable d'alimenter votre maison, ou le réseau public de distribution d'électricité.
Côté tarif, notons que si le prix d'achat d'un panneau solaire photovoltaïque reste élevé, il baisse d ’année en année au fur et à mesure de son adoption par les propriétaires de maisons. De plus, certaines aides financières (MaPrimeRénov’, MaPrimeRénov’ Sérénité, la TVA à 5,5 %, l’éco-prêt à taux zéro, la prime énergie TotalEnergies…) sont disponibles afin de vous aider à assumer le coût de départ et à atteindre rapidement le point de rentabilité de votre équipement.
Bon à savoir
Comment fonctionne une cellule photovoltaïque ? Les cellules photovoltaïques sont des composants électroniques capables de produire de l'électricité à partir de l'énergie solaire, et ceci grâce à l'effet photovoltaïque. Découvert en 1839 par Antoine Becquerel, ce phénomène est basé sur le comportement des matériaux semi-conducteurs lorsqu'ils reçoivent un rayonnement solaire. En effet, lorsque les photons de la lumière du soleil rentrent en contact avec ces matériaux particuliers, ils transmettent leur énergie aux électrons des semi-conducteurs qui génèrent alors une tension électrique. Le matériau semi-conducteur le plus massivement employé à l'heure actuelle par les fabricants de modules photovoltaïques demeure le silicium.
Le fonctionnement d’un panneau solaire thermique
Le panneau solaire thermique est l’un des sous-ensembles des panneaux solaires. Explications.
Panneau solaire thermique : qu’est-ce que c’est ?
Comme son nom l’indique, le panneau solaire thermique va capter l’énergie issue du soleil pour la transformer en une source utilisable dans le logement. Cette dernière se limite alors à l’un de ces deux usages principaux :
- la production d’eau chaude sanitaire pour la douche, l’évier et autres appareils ménagers (il peut assurer 50 à 70 % des besoins d’un foyer) ;
- le fonctionnement d’un chauffage d’appoint.
Le panneau solaire thermique utilise un fluide caloporteur, qui circule dans le panneau et absorbe la chaleur issue des rayonnements du soleil. Le fluide est ensuite « envoyé » vers un réservoir de stockage grâce à un système de pompe, où un échange de chaleur permettra de réchauffer l’eau.
Les différents types de panneaux solaires thermiques
Il existe trois grands types de panneaux solaires thermiques. Ainsi, votre installateur pourra vous recommander, selon vos besoins et les spécificités de votre logement :
- Des capteurs plans opaques. Ce sont les panneaux solaires thermiques les plus « simples », au rendement le plus faible. Dans ce type d’appareil, le fluide caloporteur circule dans des tuyaux opaques et foncés, exposés directement au rayonnement solaire. Ils présentent néanmoins l’avantage d’être très accessibles financièrement, en plus d’être plutôt simples à installer.
- Des capteurs plans vitrés. Plus sophistiqués que les capteurs plans opaques, ces équipements sont aussi ceux que l’on rencontre le plus souvent. Ils disposent d’une vitre plaque absorbante, créant un effet de serre dont profitent les tuyaux, placés sous la plaque. Mieux isolés que les capteurs plans opaques, ils offrent un solide rendement, tout en gardant un prix raisonnable.
- Des capteurs à tubes sous vide. Prenant, comme leur nom l’indique, la forme de tubes, ces capteurs disposent d’un absorbeur chargé de capter l’énergie issue des rayons du soleil et connecté à un tuyau. C’est dans ce dernier que se trouve le fluide caloporteur. L’avantage ? Ils sont isolés des variations de température par un système de vide d’air, ce qui signifie qu’ils sont capables de produire de la chaleur même lorsqu’il fait froid. Ce sont ainsi les panneaux solaires thermiques qui offrent le meilleur rendement.
Le fonctionnement d’un système solaire combiné
Le système solaire combiné, aussi appelé SSC, est un système de panneaux solaires permettant de produire à la fois du chauffage domestique et de l’eau chaude sanitaire. Il fonctionne grâce à :
- Des capteurs solaires, installés sur le toit du logement ou dans les environs immédiats de celui-ci. Ils vont être chargés de capter les calories du soleil.
- Un fluide caloporteur, réchauffé par les calories issues des rayons du soleil et circulant à travers un système de tuyaux.
- Un système de stockage, dans lequel l’eau chaude est conservée avant d’être distribuée dans le réseau d’eau chaude domestique. Elle alimentera ainsi les émetteurs de chaleur (radiateurs, plancher chauffant…) et les différents robinets du logement (lavabos, douche…).
Attention, comme le panneau solaire thermique, le SSC n’est pas capable de répondre à 100 % des besoins en chauffage et en eau chaude sanitaire. En pratique, il ne pourra assurer que 40 à 70 % de ceux-ci, en fonction de la saison et des habitudes de consommation des occupants du logement.
On notera, enfin, qu’il existe trois types de systèmes solaires combinés. Le premier est dit à hydroaccumulation, avec un stockage dans un ballon d’eau chaude. Le deuxième est dit « direct », le fluide caloporteur chauffant directement l’eau des dalles chauffantes, lesquelles s’occupent à la fois du stockage et de l’émission de chaleur. Le troisième, pour sa part, est dit « mixte », et combine les caractéristiques d’un système à hydroaccumulation et d’un système direct.
Le fonctionnement des panneaux solaires aérovoltaïques
Les panneaux solaires aérovoltaïques sont très proches des panneaux solaires photovoltaïques. Cependant, ils présentent l’avantage de produire, en plus de l’électricité, de l’air chaud, par récupération de la chaleur générée au moment de la captation des rayons du soleil.
Cet air chaud est ensuite ventilé à l’intérieur du logement après avoir été filtré. Il contribue ainsi, en plus du chauffage, au renouvellement de l’air dans la maison et augmente le rendement des panneaux solaires installés. Autre avantage : la nuit, ce système peut récupérer de l’air froid pour l’injecter dans le logement. Ils sont donc pertinents à la fois l’hiver, lorsqu’il faut chauffer le logement, et l’été, lorsqu’il faut le refroidir !
