Fonctionnement d'une installation solaire photovoltaïque

Une installation solaire photovoltaïque est composée de 4 grands éléments :

• Des modules photovoltaïques ou panneaux solaires qui sont les seuls composants présents dans toutes les installations,
• Des batteries si on veut pouvoir consommer de l'électricité la nuit ou pendant des périodes de faible ensoleillement, 
• Un onduleur s'il faut convertir le courant continu produit par les modules photovoltaïques en courant alternatif,
• Un régulateur solaire pour améliorer la durée de vie et le rendement de l'installation. 

Le point de départ : transformer le rayonnement solaire en électricité
Le principe de fonctionnement d'une installation solaire photovoltaïque est relativement simple : il s'agit de convertir le rayonnement du soleil en électricité.
Cette opération repose sur un phénomène physique appelé effet photovoltaïque. Ce mécanisme a été découvert en 1839 par Antoine Becquerel mais il n'a été expliqué que près d'un siècle plus tard par Albert Einstein, ce qui lui a valu le Prix Nobel de physique en 1921.
De façon très schématique, l'effet photovoltaïque permet à certains matériaux d'émettre des électrons lorsqu'ils sont exposés à la lumière. Une cellule photovoltaïque est constituée d'un de ces matériaux, généralement du silicium, et conçue de telle façon que les électrons émis soient récupérés pour former un courant électrique. Les cellules sont assemblées pour créer un courant suffisamment élevé pour être exploité, cet assemblage de cellules est appelé module photovoltaïque ou, plus souvent, panneau solaire.
La puissance d'un module photovoltaïque est exprimée en Watt-crête. Le nombre de Watt-crête d'un panneau solaire correspond au nombre de Watt que ce panneau fournit lorsqu'il est utilisé dans des conditions standards.

!	Attention, il n'y a pas d'équivalence directe entre Watt-crête et Watt. Un panneau solaire 70Wc fournira rarement plus de 70W mais pourra évidemment fournir moins, voire rien du tout s'il est mal orienté ou placé à l'ombre.

 
Ensuite stocker l'électricité produite
Dans une installation solaire photovoltaïque, ce n'est pas l'utilisateur qui décide quand l'électricité est produite. Il faut donc souvent stocker l'énergie produite pour l'utiliser plus tard.
Pour cela on utilise des batteries qui seront chargées quand les panneaux solaires produiront de l'électricité et déchargées quand l'utilisateur la consommera.
La quantité d'énergie stockée s'exprime en Watt-heure (Wh) mais les fabricants indiquent souvent la capacité de leurs batteries en Ampère-heure (Ah). Dans ce cas, il faut multiplier ce chiffre par celui de la tension aux bornes des batteries (en général 12 Volt) pour obtenir une équivalence en Watt-heure

Exemple :
Une batterie dont la tension est 12V et la capacité 100Ah peut stocker 1200Wh (100 x 12).

     

Si nécessaire, transformer l'électricité
Les panneaux solaires produisent du courant continu en général avec une tension de 12 ou 24 Volt. Le courant stocké et restitué par le batteries est également du courant continu.
Sauf s'il sont conçus spécifiquement pour être alimentés par une installation solaire, les appareils électriques consomment l'électricité distribuée sur le réseau public, c'est à dire du courant alternatif dont la tension est de 110 ou 220 Volts.
Il va donc falloir convertir l'électricité produite par les panneaux solaire pour l'utiliser. Pour cela on utilise un onduleur ("inverter" en anglais).
 
Enfin relier tous ces éléments avec un régulateur
Pour faire travailler ensemble ces différents composants, il faut un cerveau à l'installation solaire. C'est le rôle du régulateur solaire. Le régulateur va notamment faire en sorte que les batteries ne soient ni complètement déchargées ni surchargées. Certains modèles peuvent aussi permettre de maximiser la puissance fournie par les panneaux solaires quelque soit l'ensoleillement.
La qualité du régulateur joue un rôle clé dans la performance de l'installation et la durée de vie des batteries. Même s'il n'est pas absolument nécessaire, il est fortement recommandé d'en utiliser un.
 
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