Le soleil est une énorme source d'énergie renouvelable et inépuisable que nous pouvons utiliser dans nos propres maisons unifamiliales. Les cellules photovoltaïques (également appelées cellules solaires) sont utilisées pour convertir l'énergie solaire en électricité. Comment fonctionnent réellement les cellules ? Quel est leur coût et est-il rentable de les installer dans nos maisons ? Nous répondrons à toutes ces questions ci-dessous.
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Que sont les cellules photovoltaïques et comment fonctionnent-elles ?
Les cellules photovoltaïques sont des plaquettes semi-conductrices en silicium. À l'intérieur se trouve un champ électromagnétique (également appelé barrière de potentiel). Les rayons du soleil tombant sur la cellule font tomber les électrons de leur place sur les semi-conducteurs. De cette façon, des paires de porteurs avec des charges opposées (électrons négatifs et positifs) sont formées. Ces charges sont séparées du fait de l'action du champ électrique. Ceci, à son tour, provoque l'apparition d'une tension électrique sur les cellules, que nous pouvons utiliser après avoir connecté des appareils qui consomment de l'énergie.
Il convient également de rappeler que les panneaux photovoltaïques modernes fonctionnent toute la journée de l'aube au crépuscule. Les jours nuageux, ils utilisent des rayons dispersés, ce qui signifie que la cellule solaire peut fonctionner quelle que soit la météo.
Types de cellules photovoltaïques installées dans les maisons individuelles
A ce jour, on connaît quatre types de cellules photovoltaïques (sélénium, silicium, colorant et polymère). Cependant, dans les offres des producteurs opérant sur le marché polonais, on ne trouve que des panneaux photovoltaïques produits à base de silicium. Dans les maisons unifamiliales, nous utilisons :
Cellule solaire monocristalline - constitué d'un monocristal de silicium, découpé en petits morceaux. Ils sont facilement reconnaissables à leur couleur caractéristique très foncée. Les panneaux solaires de ce type se caractérisent par une longue durée de vie et un rendement élevé. Une cellule solaire monocristalline est capable de convertir 17 à 22% de l'énergie solaire, ce qui est un résultat tout à fait satisfaisant. Un seul panneau a généralement une puissance de 150 à 180 W. Le coût est le seul inconvénient important. Malheureusement, la liste de prix de ce type de cellules photovoltaïques est assez élevée.
Cellule solaire polycristalline - en cristal de silicium polycristallin. On les reconnait à leur couleur bleutée. Une caractéristique des cellules polycristallines est leur haute résistance, le prix attractif des cellules photovoltaïques est également à noter. Ces types de panneaux solaires ont un rendement compris entre 14 et 18%. Selon de nombreux experts, l'utilisation de cellules polycristallines est la meilleure solution dans nos conditions climatiques.
Cellule solaire amorphe - sont les plus avancés technologiquement, ils sont en silicium non cristallisé (amorphe). On peut les distinguer par une couleur légèrement bordeaux et par des tailles légèrement plus petites. Fait intéressant, les cellules amorphes peuvent créer des modules élégants qui sont montés sur les toits ou les balustrades du bâtiment. Ces types de centrales solaires sont la solution la moins efficace. Leur efficacité est de 6 à 10 %. Cependant, il convient de souligner que l'avantage le plus important de cette solution est le prix d'achat attractif. Le tarif des panneaux photovoltaïques de ce type est le plus attractif pour notre poche.
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Systèmes de cellules solaires
Les panneaux solaires seuls ne suffisent pas à convertir l'énergie solaire en électricité. Nous avons également besoin de tout un système intégré qui permettra aux cellules de fonctionner. Il existe deux types de systèmes dans les offres commerciales
- Hors réseau (système autonome) - crée un système fermé dans lequel l'énergie est transférée à la batterie ou directement aux appareils électriques.
- Sur le réseau (système ouvert) - ce type de centrales solaires n'a pas de batteries. L'électricité excédentaire n'est pas stockée mais réinjectée dans le réseau public.
Les deux systèmes ci-dessus peuvent être connectés directement à des appareils électriques ou équipés d'un onduleur supplémentaire qui convertit le courant du courant continu en courant alternatif. Les centrales solaires les plus avancées technologiquement sont équipées de batteries et de contrôleurs efficaces. Le contrôleur peut basculer automatiquement l'alimentation du solaire (lorsque la batterie est épuisée) à l'énergie fournie par le réseau public. C'est une solution assez efficace et fonctionnelle qui augmente le confort d'avoir une installation photovoltaïque.
Les paramètres les plus importants des cellules photovoltaïques
Avant d'acheter des cellules photovoltaïques, il vaut la peine de se familiariser avec leurs spécifications techniques. Certains paramètres seront décrits de manière assez compliquée, mais l'utilisateur moyen se contentera d'informations sur les paramètres de base. Certes, il convient de prêter attention à des paramètres tels que:
Tolérance de puissance - paramètre qui indique la puissance minimale du module sous certaines conditions. La valeur doit être comprise entre 0 et 5%.
Puissance de crête (également appelée puissance maximale) - désigné par le symbole Wp. Le paramètre nous renseigne sur la puissance maximale obtenue par les cellules photovoltaïques dans des conditions climatiques optimales. Rappelez-vous cependant que la puissance maximale diminuera avec le temps de travail des cellules.
Tension maximale du système - le paramètre indique la tension maximale à laquelle les panneaux solaires connectés au système peuvent fonctionner. La valeur de tension maximale varie entre 600 et 1 000 V.
Tension au ralenti - nous l'appelons aussi tension en circuit ouvert. Ce paramètre définit la tension maximale des modules qui ne sont pas connectés aux récepteurs. La valeur de ce paramètre varie de 20 à 50 V.
Tension d'alimentation maximale - c'est la tension obtenue en fonctionnant à puissance maximale.
Prix promotionnels des panneaux solaires et pompes à chaleur
Facteur de remplissage - paramètre désignant le rapport de l'énergie réelle obtenue des cellules sur leur puissance obtenue à leur courant et tension maximum. Le paramètre est défini en pourcentage et ne doit pas être inférieur à 70 %.
L'intensité du courant à la puissance maximale - paramètre spécifié en ampères. Indique l'ampérage maximum lors d'un fonctionnement à puissance maximum.
Température de fonctionnement - c'est un paramètre particulièrement important. N'oubliez pas que nos panneaux solaires seront exposés à des conditions météorologiques changeantes, par conséquent la température de fonctionnement doit avoir la plage la plus large, par exemple -45À proposC à +90À proposC.
Balance - ce paramètre est important lors des travaux d'installation. Cela vaut la peine d'y prêter attention et de calculer la charge maximale sur notre toit. En règle générale, un seul panneau de tailles standard pèse jusqu'à 30 kg (bien qu'il existe également des exceptions beaucoup plus lourdes). Les offres commerciales comprennent également des petits panneaux modulaires dont le poids est d'environ 2 kg. Nous les utilisons généralement sur les balustrades et les petits toits.
Dimensions - peut décider des frais d'installation. Le module standard a des dimensions de 30 par 45 cm. Cependant, les offres des fabricants comprennent également de nombreux modèles plus grands et plus petits.
Prix des cellules photovoltaïques
Les centrales solaires ne sont pas très populaires en Pologne. Leur prix peut encore être très élevé. Avant d'acheter des cellules, nous devons nous rappeler que la liste de prix des producteurs individuels peut être très différente. Par conséquent, il vaut la peine d'examiner autant d'offres que possible. Les moins chères (mais aussi difficiles à obtenir) sont les cellules amorphes. Le prix d'un seul élément peut aller de 800 PLN à 1 000 PLN. Nous achèterons des cellules en silicium polycristallin de bonne qualité pour 1 300 à 2 000 PLN. À notre tour, nous paierons au moins 2 500 PLN pour des panneaux solaires en silicium monocristallin. Rappelons qu'une centrale solaire dans une maison unifamiliale doit comporter une dizaine voire plusieurs dizaines de panneaux. Le prix d'achat final comprend également l'onduleur, les systèmes de montage, les coûts d'assemblage, les coûts de configuration du système, ainsi que les câbles et protections. Par conséquent, nous pouvons voir que les panneaux photovoltaïques représentent encore une dépense assez importante en Pologne.
Simulation de coût panneaux photovoltaïques
Nous supposons que l'installation de cellules photovoltaïques est située sur une petite maison à deux étages. Dans de tels bâtiments, des centrales solaires constituées de panneaux polycristallins sont généralement utilisées. Dans notre cas, l'installation aura une puissance de 5 kWc et sera composée de 20 panneaux (250 Wc) de la gamme de prix milieu de gamme. Les dépenses individuelles seront les suivantes :
- Panneaux solaires (20 x 1 300 PLN) - 26 000 PLN
- Onduleur - 5 800 PLN
- Construction en profilés d'aluminium (adaptée à un toit en tuiles d'acier ou en tuiles de céramique) - 4 000 PLN
- Sécurité et câbles - 400 PLN
- Service de montage avec configuration - 4 200 PLN
Le coût final de notre simulation est de 40 400 PLN. Il s'agit d'une valeur indicative. N'oubliez pas que la liste de prix des entrepreneurs individuels peut être très différente. Le prix final du projet est même influencé par le taux de change de l'euro (la plupart des panneaux sont importés en Pologne).
Une centrale solaire sera-t-elle rentable ?
Notre centrale solaire a une capacité de 5 kWc et est capable de produire environ 4 800 kWh d'électricité par an. Cette valeur peut être comparée aux besoins annuels moyens en électricité d'un ménage de quatre personnes. N'oubliez pas, cependant, que notre installation fonctionne en mode sur réseau et ne dispose pas de batteries. L'électricité excédentaire est dirigée vers le réseau public. Fait intéressant, nous pouvons vendre notre énergie excédentaire au fournisseur du réseau. Cependant, le montant ne sera pas trop élevé et l'ensemble du processus nous obligera à organiser une concession spéciale.
Le fournisseur peut proposer un tarif de 0,15 à 0,25 PLN par kWh transféré au réseau public. Un taux aussi bas n'aura pas trop d'impact sur le recouvrement des coûts de l'ensemble du projet. Nos économies résultent de la réduction (voire de la suppression) des factures d'électricité. Le tarif moyen du fournisseur est de 0,60 PLN / kWh. Au cours de l'année, nous avons produit 4 800 kWh pour nos propres besoins, ce qui donne une valeur de 3 120 PLN. Ainsi, l'investissement dans une centrale solaire s'amortira en 13 ans maximum. Cependant, prenons en compte que les prix de l'électricité sont en constante augmentation. Dans la pratique, il peut s'avérer que l'investissement sera rentable beaucoup plus tôt.
