Le panneau solaire photovoltaïque et thermique sont des solutions efficaces pour la transition énergétique. Ils offrent une alternative durable et écologique pour répondre aux besoins en électricité et en chauffage des foyers. Pour fonctionner, le panneau photovoltaïque récupère la lumière du soleil pour la transformer en électricité. Le modèle thermique, quant à lui, exploite la chaleur du soleil pour chauffer la maison. Cependant, qu’est-ce qu’un panneau solaire ? Quels sont les différents types de capteurs solaires et comment fonctionnent-ils ?
Les différentes technologies de panneau solaire permettent de convertir les rayons du soleil en électricité ou en chaleur. Elles réduisent l’empreinte écologique des foyers, tout en permettant de réaliser d’importantes économies énergétiques.
En effet,
Un panneau solaire est un équipement plat servant à capter le rayonnement du soleil et à le transformer en énergie utilisable pour la maison. Il peut s’installer au sol ou sur les toitures selon le modèle. Cependant, il faut prendre en compte plusieurs paramètres importants pour assurer ce travail. C’est le cas d’une orientation et d’une inclinaison bien définies afin de recueillir le maximum d’énergie solaire.
Il existe deux principaux types de panneaux solaires, à savoir les panneaux solaires photovoltaïques et les capteurs solaires thermiques. Une autre catégorie existe toutefois sur le marché, bien que moins répandues, les panneaux solaires hybrides. Ces derniers sont la combinaison des deux précédentes technologies.
Un panneau solaire photovoltaïque est un dispositif plat d’environ 1 m2, pesant entre 18 et 20 kg. Selon la puissance à installer, il est possible d’en monter plusieurs en série ou en parallèle, sachant que les panneaux solaires photovoltaïques s’installent sur les toits des maisons individuelles et des bâtiments tertiaires. De plus, il n’est également pas rare de les utiliser pour couvrir les parkings sous forme d’ombrières solaires. En outre, ils peuvent constituer une ferme solaire capable d’alimenter une petite ville en électricité « verte ». Cela explique pourquoi ces modèles de panneaux sont très répandus sur le marché.
Bon à savoir : la puissance d’un panneau photovoltaïque s’exprime en Watt-crète (Wc). Il s’agit de la puissance nominale que le panneau peut produire dans les conditions de test standard. Celles-ci correspondent à une température de 25°C et une irradiation solaire de 1000 W/m2.
Le panneau solaire photovoltaïque permet de produire de l’électricité pour sa consommation locale, grâce à l’effet photovoltaïque. Également appelée énergie photovoltaïque, cette énergie électrique est utilisée pour couvrir une partie des besoins du foyer. Elle permet de réaliser jusqu’à 40% d’économies énergétiques, tout en étant une solution écologique de production d’électricité. De plus, il est même possible de la revendre en cas de surproduction.
Un panneau solaire photovoltaïque (PV) se compose de plusieurs modules, eux-mêmes constitués de nombreuses cellules photovoltaïques en cristal de silicium. Il s’agit d’un matériau semi-conducteur doté de propriétés électriques. Celles-ci peuvent être exploitées pour générer de l’électricité, grâce à l’effet photovoltaïque.
Ainsi, dans ce processus, c’est la lumière du soleil est qui utilisée.
Pour protéger les cellules contre les intempéries, le panneau PV est recouvert par une surface vitrée transparente.
À savoir : la pose d’un système photovoltaïque doit être effectuée par un professionnel certifié RGE (Reconnu Garant de l’Environnement). C’est le gage d’une installation réalisée dans les règles de l’art, mais aussi de durabilité et de bon rendement.
Actuellement, le marché propose différents types de panneaux solaires photovoltaïques.
Reconnaissables à leur coloris noir, ils sont élaborés à partir d’un seul cristal de silicium. De par leur procédé de fabrication, les panneaux monocristallins sont plus coûteux, mais offrent cependant un rendement élevé, de l’ordre de 18 à 24%. En ce qui concerne leur durée de vie, elle est estimée entre 30 et 40 ans.
De couleur bleu, ils sont fabriqués avec plusieurs cristaux de silicium. Leur rendement est compris entre 13 et 18% et ils ont une durée de vie de 25 ans à 30 ans.
Ils sont constitués de cellules dont l’épaisseur va de 0,5 à 3 microns. A titre de comparaison, les cellules des panneaux monocristallins et polycristallins ont une épaisseur comprise entre 80 et 100 microns. Les panneaux à couches minces offrent un faible rendement mais ils sont plus économiques, sachant que leur fabrication nécessite peu de matières premières.
Bon à savoir : Cap Soleil Energie installe uniquement des panneaux photovoltaïques monocristallins, réputés pour leur rendement élevé et leur longue durée de vie.
Un capteur solaire thermique se présente sous la forme d’un coffre plat à l’intérieur duquel se trouvent des tubes en cuivre. Ils sont souvent posés sur une plaque à forte inertie thermique qui sert de concentrateur. Leur coloris noir permet d’absorber plus facilement la chaleur du rayonnement solaire. Pour produire de la chaleur, le panneau solaire thermique dispose d’un liquide caloporteur qui circule dans les tubes métalliques, appelés également absorbeurs. A noter qu’il existe aussi des panneaux thermiques qui chauffent l’air avant de l’acheminer à l’intérieur du logement.
Contrairement aux panneaux solaires photovoltaïques, les capteurs thermiques peuvent être vitrés ou non.
Le panneau solaire thermique sert à capter la chaleur véhiculée par le rayonnement solaire. Cette énergie est ensuite utilisée pour produire de l’eau chaude sanitaire et/ou assurer le chauffage.
Comme son nom l’indique, le panneau solaire thermique utilise la chaleur du rayonnement solaire et non la lumière pour produire de l’énergie.
Quatre types de panneaux thermiques peuvent être distingués :
C’est le type de capteur thermique le plus populaire, qui, pour fonctionner, exploite l’effet de serre pour chauffer un liquide caloporteur avec une bonne efficacité.
Plusieurs tubes sous vide en verre sont situés à l’intérieur du panneau thermique qui est recouvert par une plaque noire à forte inertie thermique. L’absence d’air permet une meilleure efficacité en évitant les pertes de chaleur. La montée en température du liquide caloporteur est ainsi plus rapide et plus importante.
Ce type de capteur thermique n’est pas recouvert par une vitre. Pouvant être en plastique ou en métal, les tubes sont directement exposés au rayonnement du soleil dans ce dispositif.
De l’air circule directement dans les absorbeurs, sachant que l’air chaud est insufflé à l’intérieur du logement.
Comme son nom l’indique, le panneau solaire hybride combine les caractéristiques d’un panneau photovoltaïque et d’un capteur thermique. Ainsi, il permet de produire à la fois de l’électricité et de la chaleur pour le chauffage et/ou la production d’eau chaude sanitaire.
La face avant d’un panneau solaire hybride est constituée de cellules photovoltaïques. À l’arrière, il est équipé de capteurs thermiques qui récupèrent la chaleur diffuse, y compris celle qui traverse les cellules photovoltaïques.
Les panneaux solaires hybrides ont un rendement électrique plus élevé que les panneaux photovoltaïques, notamment parce qu’ils chauffent moins. Cependant, ils sont plus onéreux à l’achat.
Si un logement dispose déjà d’une installation photovoltaïque existante, il est possible de la compléter par des capteurs thermiques. Cela augmente de manière conséquente la performance énergétique de la maison. De plus, cela permet de réaliser des économies supplémentaires sur les factures d’électricité. Il est également possible d’installer des panneaux solaires thermiques en complément des panneaux photovoltaïques selon la surface disponible sur le toit.
L’énergie solaire est une ressource disponible en abondance et facilement accessible. En exploitant cette énergie renouvelable et propre via l’installation de panneaux solaires, les foyers bénéficient de plusieurs avantages. Cependant, il existe aussi quelques inconvénients propres au fonctionnement de ces technologies.
| Type de panneau solaire | Panneaux solaires photovoltaïques | Panneaux solaires thermiques |
|---|---|---|
| Avantages |
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| Inconvénients |
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L’installation de panneaux solaires donne droit à quelques dispositifs d’aides. Ceux-ci ont pour objectif d’encourager les particuliers à investir dans l’énergie solaire et à réduire leur empreinte carbone.
| Panneaux solaires photovoltaïques | Panneaux solaires hybrides | Panneaux solaires thermiques | |
|---|---|---|---|
| Aides |
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Le saviez-vous ? Les panneaux solaires sont recyclables à plus de 94%, ce qui en fait des équipements respectueux de l’environnement.
Au-delà de l’énergie solaire, il existe d’autres sources d’énergies renouvelables permettant de produire de l’électricité ou de la chaleur.
Déjà exploitée à grande échelle, l’énergie éolienne permet de générer de l’électricité grâce à la force du vent. Concrètement, il s’agit d’exploiter l’énergie cinétique du vent pour produire du courant électrique.
Une éolienne est constituée de trois pales fixées sur un rotor, ainsi que d’une nacelle qui abrite le générateur électrique et le multiplicateur de vitesse. En effet, la turbine du générateur doit tourner à une vitesse de rotation beaucoup plus élevée que celle du rotor. Celle-ci est de l’ordre de 1000 à 2000 tours par minute. Cependant, il existe une nouvelle génération d’éoliennes dites « à entraînement direct » qui n’utilisent pas de multiplicateur.
Par ailleurs, deux formes d’exploitation éolienne sont à distinguer : les éoliennes terrestres ou « onshore », et les éoliennes en mer ou « offshore ».
L’énergie éolienne représente une source d’énergie renouvelable et propre, mais elle est intermittente. En effet, son fonctionnement dépend de la vitesse et de l’intensité du vent, ainsi que de la taille des pales. Une éolienne s’arrête automatiquement si la vitesse du vent est inférieure à 3 m/s ou supérieure à 25 m/s.
Il est possible d’associer une installation solaire à une pompe à chaleur (PAC) afin de réaliser un maximum d’économies d’énergie.
Pour rappel, les pompes à chaleur sont des dispositifs conçus pour produire de la chaleur en utilisant généralement l’air comme source d’énergie. Elles captent les calories présentes dans l’air ambiant pour produire de l’eau chaude sanitaire ou assurer le chauffage dans un logement. Ce sont des dispositifs écologiques permettant de réaliser jusqu’à 70% d’économies énergétiques. Deux types de pompes à chaleur aérothermiques existent : les pompes à chaleur air-eau, et les pompes à chaleur air-air.
Il convient aussi de noter que certaines versions de PAC peuvent aussi fonctionner en exploitant l’énergie de l’eau ou du sol.
Une PAC comprend généralement une unité extérieure – qui abrite le dispositif de captation et d’échange thermique –, et une unité intérieure.
Voici le fonctionnement d’une pompe à chaleur :
Un ballon thermodynamique est un système de production d’eau chaude sanitaire écologique et économique. Cet appareil intègre une petite pompe à chaleur servant à récolter les calories présentes dans l’air ambiant pour produire de l’eau chaude. Il dispose aussi d’une résistance électrique d’appoint.
Le ballon thermodynamique permet de réduire jusqu’à 75% la consommation d’électricité d’un logement. Il peut puiser l’air ambiant circulant dans la pièce d’installation, ou l’air extérieur lorsqu’il est de type « split ».
Pour faire encore plus d’économies énergétiques, il est conseillé de procéder à l’isolation thermique par l’extérieur (ITE). Cette solution supprime les ponts thermiques dans le logement, ce qui permet de réduire les dépenses de chauffage ou de climatisation. En effet, l’isolation de façade évite les pertes thermiques en hiver. L’été, elle protège le logement contre la chaleur excessive.
Voici les avantages de l’isolation thermique par l’extérieur :
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