Panneau solaire photovoltaïque et thermique : tout savoir

Panneau solaire : de quoi parle-t-on ?

Le panneau solaire est un équipement plat servant à capter le rayonnement du soleil et à le transformer en énergie utilisable. Les capteurs solaires sont généralement posés en toiture ou au sol. Leur installation prend en compte une orientation et une inclinaison bien définies afin de recueillir le maximum d’énergie solaire.

Quels sont les différents types de panneaux solaires ?

Deux principaux types sont à distinguer : les panneaux solaires photovoltaïques, et les capteurs solaires thermiques. Moins répandus, les panneaux solaires hybrides sont la combinaison de ces deux technologies.

Les panneaux solaires photovoltaïques

Un panneau solaire photovoltaïque est un dispositif plat d’environ 1 m2 pesant entre 18 et 20 kg. Selon la puissance à installer, plusieurs panneaux photovoltaïques peuvent être montés en série ou en parallèle.

Les panneaux photovoltaïques sont les plus répandus de tous les types de panneaux solaires. Ils s’installent sur les toits des maisons individuelles et des bâtiments tertiaires. Ils sont également utilisés 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 ».

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.

À quoi sert un panneau solaire photovoltaïque ?

Le panneau solaire photovoltaïque vous permet de produire de l’électricité pour votre consommation locale grâce à l’effet photovoltaïque. Également appelée énergie photovoltaïque, cette énergie électrique est utilisée pour couvrir une partie des besoins de votre foyer. Elle vous permet de réaliser jusqu’à 40% d’économies énergétiques tout en étant une solution écologique de production d’électricité.

Fonctionnement d’un panneau solaire photovoltaïque

Un panneau solaire photovoltaïque se compose de plusieurs modules, eux-mêmes constitués de nombreuses cellules photovoltaïques en cristal de silicium. Pour les protéger contre les intempéries, le panneau PV est recouvert par une surface vitrée transparente.

Le silicium est 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.

• Lorsque les photons de la lumière solaire « frappent » les cellules en silicium, cela provoque une excitation de leurs électrons ; ces derniers se mettent ensuite à se déplacer très rapidement ; ce flux d’électrons génère un courant continu qui, à ce stade, ne peut pas encore être utilisé ;
• Le courant continu est acheminé vers l’onduleur central ou les micro-onduleurs pour être converti en courant alternatif utilisable ; les micro-onduleurs ont aussi pour fonction d’optimiser le rendement de chaque panneau ;
• L’électricité passe par un boîtier, ou un compteur solaire, qui mesure la production électrique de l’installation photovoltaïque ;
• Le circuit électrique est également raccordé au compteur classique afin d’assurer le basculement entre le réseau et le système photovoltaïque.

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.

Les différentes technologies de panneaux photovoltaïques

Actuellement, le marché propose deux principaux types de panneaux photovoltaïques, il s’agit des panneaux monocristallins et ceux de type polycristallin. D’autres technologies existent, notamment les panneaux à couches minces, mais ceux-ci sont peu répandus du fait de leur faible rendement.

• Les panneaux monocristallins : 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 ; cependant, ils offrent un rendement élevé, de l’ordre de 18 à 24%, et leur durée de vie est estimée entre 30 et 40 ans ;
• Les panneaux polycristallins : 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 ;
• Les panneaux à couche mince : ils sont constitués de cellules dont l’épaisseur va de 0,5 à 3 microns ; à 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 ; en effet, 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.

Les panneaux solaires thermiques

Le 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.

Un liquide caloporteur circule dans les tubes métalliques qui sont aussi appelés absorbeurs. Il existe aussi des panneaux thermiques qui chauffent l’air avant de l’acheminer à l’intérieur du logement. Les capteurs thermiques peuvent être vitrés ou non.

Quel est le rôle d’un panneau solaire thermique ?

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.

Comment fonctionne un panneau solaire thermique ?

Comme son nom l’indique, le panneau solaire thermique utilise la chaleur du rayonnement solaire et non la lumière pour produire de l’énergie.

• La chaleur véhiculée par le rayonnement du soleil est captée grâce à l’effet de serre, puis transférée au liquide caloporteur circulant dans les tubes ;
• Le liquide est acheminé vers un ballon de stockage pour produire de l’eau chaude sanitaire, soit par convection, soit par transfert thermique ;
• Le liquide peut aussi alimenter un circuit de chauffage de type radiateur ou plancher chauffant ; dans ce cas, de l’eau circule directement dans les tubes en cuivre ; une fois chauffée, elle est stockée dans un ballon dédié pour permettre d’alimenter le système de chauffage ;
• Dans le cas d’un capteur thermique à air, le dispositif achemine directement l’air chaud à l’intérieur de l’habitation ; il est ensuite insufflé à l’aide de ventilo-convecteurs.

Les différents types de capteurs solaires thermiques

Quatre types de panneaux thermiques peuvent être distingués :

• Le capteur thermique plan vitré : c’est le type de capteur thermique le plus populaire ; il exploite l’effet de serre pour chauffer un liquide caloporteur avec une bonne efficacité ;
• Le capteur solaire thermique à tubes sous vide : plusieurs tubes sous vide en verre sont situés à l’intérieur du panneau thermique ; ce dernier 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 ;
• Le capteur plan non vitré : 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 ;
• Le capteur plan à air : de l’air circule directement dans les absorbeurs ; l’air chaud est insufflé à l’intérieur du logement.

Les panneaux solaires hybrides

Comme son nom l’indique, le panneau solaire hybride combine un panneau photovoltaïque et 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 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.

Combiner des panneaux solaires photovoltaïques et thermiques

Si votre propriété dispose déjà d’une installation photovoltaïque existante, vous pouvez la compléter par des capteurs thermiques. Cela augmente de manière conséquente la performance énergétique de votre logement. De plus, vous faites des économies supplémentaires sur vos factures d’électricité. Vous pouvez également installer des capteurs solaires thermiques en complément de vos panneaux photovoltaïques selon la surface disponible sur votre toit.

Pourquoi exploiter l’énergie solaire avec des panneaux photovoltaïques et thermiques ?

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, vous bénéficiez de plusieurs avantages. Cependant, il existe aussi quelques inconvénients propres au fonctionnement de ces technologies.

Des aides pour installer des panneaux solaires

L’installation de panneaux solaires vous ouvre droit à quelques dispositifs d’aide. Ceux-ci ont pour objectif d’encourager les particuliers à investir dans l’énergie solaire et à réduire leur empreinte carbone.0

Le saviez-vous ? Les panneaux solaires sont recyclables à plus de 94%, ce qui en fait des équipements respectueux de l’environnement.

Quelles sont les autres sources d’énergies écologiques et économiques disponibles ?

Au-delà de l’énergie solaire, il existe d’autres sources d’énergies renouvelables permettant de produire de l’électricité ou de la chaleur.

L’énergie éolienne

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.

Les pompes à chaleur

Vous pouvez associer votre installation solaire à une pompe à chaleur afin de réaliser un maximum d’économies d’énergie.

Les pompes à chaleur (PAC) sont des dispositifs conçus pour produire de la chaleur en utilisant 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 puisqu’elles permettent de produire de la chaleur à partir d’une ressource renouvelable et inépuisable. Ainsi, les PAC vous permettent de réaliser jusqu’à 70% d’économies énergétiques.

Deux types de pompes à chaleur existent : les pompes à chaleur air-eau, et les pompes à chaleur air-air. 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 :

• L’unité extérieure capte l’air ambiant à l’aide d’un ventilateur ;
• Les calories présentes dans l’air sont récoltées et concentrées pour chauffer un liquide caloporteur ;
• Une fois chauffé, ce liquide est acheminé vers l’unité intérieure placée dans le logement ;
• Le liquide caloporteur transfère sa chaleur à de l’air pour assurer le chauffage dans le cas d’une PAC air-air ;
• La chaleur du liquide caloporteur est transmise à l’eau du circuit de chauffage hydraulique dans le cas d’une PAC air-eau ; elle peut aussi chauffer l’eau du circuit d’un plancher chauffant ; cette chaleur peut également être utilisée pour chauffer l’eau stockée dans un ballon d’eau chaude sanitaire.

Les ballons thermodynamiques

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 vous permet de réduire jusqu’à 75% votre consommation d’électricité. Il peut puiser l’air ambiant circulant dans la pièce d’installation, ou l’air extérieur lorsqu’il est de type « split ».

L’isolation thermique par l’extérieur pour réduire sa consommation énergétique

Vous pouvez faire encore plus d’économies énergétiques grâce à l’isolation thermique par l’extérieur (ITE). Cette solution supprime les ponts thermiques dans votre logement, ce qui vous permet de réduire vos dépenses de chauffage ou de climatisation. En effet, l’isolation de façade évite les pertes thermiques en hiver. L’été, elle protège votre logement contre la chaleur excessive. Voici les avantages de l’isolation thermique par l’extérieur :

• Économies d’énergies conséquentes en réduisant vos factures de chauffage et de climatisation ;
• Optimisation de la performance énergétique de votre maison ;
• Meilleur confort thermique dans votre logement ;
• Préservation de la surface habitable disponible ;
• Embellissement de votre maison ;
• Vous pouvez rester dans votre logement pendant la durée des travaux ;
• Plusieurs techniques d’isolation par l’extérieur sont disponibles au choix (sous enduit, sous bardage, vêtures, etc.).