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.

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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.
 
Vous avez encore des questions ? Quelque chose n'est pas clair ? Dites le dans les commentaires et faites progresser cet article.

37 commentaires :

  1. vous ne parlez pas de la diode anti-retour qui évite que le courant produit par la batterie ne "remonte" dans le panneau solaire

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    1. Effectivement mais il ne s'agit que d'une présentation du principe de l'installation et pas de son montage détaillé. Le circuit peut aussi comprendre d'autres accessoires : sectionneur, parasurtenseur, mise à la terre, contrôleur de batterie...

      Concernant les diodes, il est de toute façon préférable qu'elles soient intégrées aux panneaux solaires (entre cellules) plutôt que placées dans le circuit. Elles permettront ainsi d'éviter aussi l’effet de "point chaud" lorsqu'une partie d'un panneau solaire est à l'ombre.

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  2. Bonjour,
    Je suis un jeune étudiant en fin de formation pour l'obtention de mon diplome de Licence professionnelle et je souhaiterais que mes recherches portes sur l'INSTALLATION ET LA MAINTENANCE D'UN SYSTEME SOLAIRE PHOTOVOLTAIQUE. Alors, J'aimerais connaitre en détails toutes les étapes nécessaires pour l'installation d'un panneau solaire photovoltaïque, ses composants de fabrication et son fonctionnement. Et si possible d'autres informations assez nécessaires sur la maintenance approfondi du système.

    Cela me fera énormément plaisir que vous puissiez m'aider dans ces idées.

    Merci

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    1. pour bien comprendre le principe d'installation, il suffit de faire un stage de court duré; dans une société ou micro entreprise spécialisé dans ce domaine
      puisque la théorie ne suffit pas
      cordialement

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  3. Bonjour Jean,

    nous en avons rédigé un article:

    fonctionnement panneau solaire
    Il y a aussi d'autre info que tu pourra utiliser, en complément de ce que tu trouves ici sur les panneaux solaires..
    énergie solaire

    N'hésite pas de revenir vers moi si tu as des questions.

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    1. Bonsoir Manuel.
      Je suis Rick Mangui. Je porte moi aussi un grand intérêt à la question de Jean.
      J'ai essayé de suivre le lien que tu nous (avides de savoir) mais il ne conduit vraisemblablement pas à l'endroit que tu as souhaité nous indiquer.
      Je te serai reconnaissant de me prescrire un autre moyen d'avoir accès à ton article, stp.

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  4. Bonjour, pour faire fonctionner un frigidaire de 230w, combien me faudra t-il de pannneaux solaire 180wc et de batterie 130Ah.
    merci et bon courage.

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    1. Deja faut savoir combien de temps tu veux l'utiliser ?
      Est ce en journee seulement ou la nuit aussi ?
      Le nb de batteries sera proportionnel aux panneaux et dependant de la technologie des batteries, il faudra fixer un seuil de decharge max qui est generalement entre 40 et 60%. En dessous de cela, la duree de vie de tes batteries diminueront.
      N'hesite pas si d'autres questions.
      Merci

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  5. Bonjour,
    Pour un système d"irrigation puits (8plaques), bassin (12), conduites d'irrigations; est ce que nous pouvons utiliser la même installation photovoltaïque (12 plaques par exemple) pendant des périodes alternatives. Arr^éter le fonctionnement au niveau puits pendants l'irrigation..

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  6. Bonjour,
    Pour un système d"irrigation puits (8plaques), bassin (12), conduites d'irrigations; est ce que nous pouvons utiliser la même installation photovoltaïque (12 plaques par exemple) pendant des périodes alternatives. Arr^éter le fonctionnement au niveau puits pendants l'irrigation..

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  7. C'est très bien expliqué.
    MERCI ET du courage

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  8. Bonjour j'ai une question à propos l'emplacement d'installation des lampes photovoltaique svp merci

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  9. Bonjour j'ai une question à propos l'emplacement d'installation des lampes photovoltaique svp merci

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  10. salut svp je voudrais un bilan complet pour lalimentation dune villa a laide de lenergie solaire ,mercii

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  11. Bonjour,

    pour une cabanne en montagne je veux installer un réfrigérateur de 300W consommant 250 KWh an (chiffres trouvés sur le net). Je suis complètement ignare dans le domaine de l'électricité. Quels panneaux solaires je dois poser? quelles batteries (12v) : puissance et nombre et quel onduleur?
    Dans l'attente merci, cordialement à tous.

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  12. Bjr chers tous.
    J'ai une préoccupation qui se résume en la question suivante:

    Peut-on utiliser des ampoules 12v sur une installation solaire de 24v?

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    1. Ça dépend pas de tes panneaux solaire mais de ton circuit. Si tu as des batteries 12V, ton régulateur fera la conversion pour charger tes batteries, et tu pourras bien-sûr utiliser tes ampoules.

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    2. Ça dépend pas de tes panneaux solaire mais de ton circuit. Si tu as des batteries 12V, ton régulateur fera la conversion pour charger tes batteries, et tu pourras bien-sûr utiliser tes ampoules.

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    3. Bonjour,
      Pour compléter ta réponse je dirais aussi que le régulateur doit être un MPPT, car avec un PWM la tension des panneaux doit être identique à celle des batteries.

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  14. bonjour svp jaimerais connaire le fonctionnement d une plaque solaire

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  15. Bonjour, est il possible de charger une batterie en continu avec un panneau ?
    le régulateur coupe t_il la charge quand la batterie est pleine ?
    Merci

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  16. BONJOUR JE VOULAIS LE SCHEMA ARCHITECTURALE D'UNE INSTALLATION SOLAIRE
    VOICI MON EMAIL:morlayealy@gmail.com

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  17. BONJOUR JE VOULAIS LE SCHEMA ARCHITECTURALE D'UNE INSTALLATION SOLAIRE
    VOICI MON EMAIL:morlayealy@gmail.com

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  20. Bonjour, je voudrais juste savoir si cela est possible de faire passer une autre source de courent dans le régulateur que celui du panneau solaire toujours 12/24 volte continue bien-sur.?? Mon mail; bolvin.inacio@orange.fr, merci d'avance de l'attention que vous porterez à ma demande et merci pour l'amour que vous avez pour le partage des connaissances ....! cordialement ..!

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  22. Bonjour, tout d'abord je tiens à vous encourager vous faites un travail formidable. j'ai un souci j'aimerais savoir, s'il vous plait, le type de batteries à utiliser dans un système à énergie solaire en fonction de sa courbe charge/décharge et de la puissance dont a besoin toute l'installation. Merci.

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  23. Bonjour,
    Actuellement existe il des panneau photovoltaïque suffisamment puissant pour assurer la consommation d'une maison individuelle (130m² pour 4 habitants)
    On me parle d'une production de 25.000 kw / an pour 18 panneaux ... est-ce possible ?

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  24. Bonjour,
    Je voudrais savoir si l'on a besoin de régulateur quand on acquiert un onduleur hybride

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  25. Bonjour,

    Est- ce que vous avez une idée de comment on fait la liaison avec une volant Voss dans ce cas excluant la batterie?, merci bien. Franciscoreimyx@live.com.pt

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  26. bonjour,
    vous avez trés bien expliquer les choses un trés grand merci .
    mais s'il vous plait vous pouvez m'envoyer un schéma ou quelque chose sur la partie électronique ( pour charger une batterie depuis la cellule ) merci. voici ,on e-mail : t-lyes@hotmail.com

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  27. Bonjour si je comprends bien avec un régulateur MPPT on peut faire une installation panneau solaire 48 volts pour recharger des batteries en 24 volts ? Chose que le régulateur PWM ne peut pas faire. Est-ce bien cela? Si oui pour l'hiver où il y a peu d'ensoleillement ça serait pratique car on serait assuré que les batteries serez chargé. Merci par avance de votre réponse

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  28. Salut, bien vouloir m'expliquer le dimensionnement, avec tous les calculs nécessaires, d'une centrale photovoltaique...Je voudrais la démarche pratique et usuelle. Merci

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