4 composants cruciaux de panneaux solaires pour capter l’énergie
Zach Wendt
28 septembre 2020
Les technologies de captage de l’énergie solaire ont longtemps été un incontournable des énergies renouvelables et de l’électricité hors réseau. Elles ne nécessitent aucune pièce en mouvement, n’obligent pas à barrer les fleuves et ne brûlent pas de combustibles fossiles pour produire de l’énergie. Au contraire, l’énergie solaire utilise des interactions spécifiques entre des cellules photovoltaïques électroniques et les photons de lumière pour créer un flux d’électrons qui convertit l’énergie du soleil en électricité utilisable.
Types de captage de l’énergie solaire
Il existe diverses techniques de captage de l’énergie, par exemple des systèmes qui chauffent l’eau grâce au soleil ou des centrales solaires concentrées qui utilisent du sel fondu pour faire tourner des turbines à vapeur. Toutefois, les panneaux solaires sont la méthode de production d’électricité la plus courante dans les secteurs résidentiels, commerciaux et industriels.
Penchons-nous sur quatre composants essentiels utilisés par les panneaux solaires classiques pour capter l’énergie.
1. Cellules photovoltaïques : là où la magie s’opère
La cellule photovoltaïque d’un panneau solaire, qui est sans doute le composant le plus crucial de la technologie de captage de l’énergie solaire, est l’endroit où la lumière du soleil est convertie en électricité. Une cellule photovoltaïque est composée d’une multitude de grandes plaquettes de semi-conducteurs qui, une fois associées, créent une large surface capable d’absorber l’énergie solaire. Ces semi-conducteurs sont ensuite connectés à un réseau de petits câbles qui se combinent pour former le circuit extérieur du panneau solaire.
2. Connecteurs et conducteurs de panneaux solaires : un flux d’énergie sûr et performant
Les connecteurs et les conducteurs sont des pièces essentielles d’un panneau solaire pour recueillir et transférer l’énergie de façon sûre et efficace jusqu’au point d’utilisation. Les panneaux solaires sont toujours installés à l’extérieur, ce qui oblige à mettre en place des connecteurs solides qui ne risquent pas de créer des court-circuits, de se déconnecter ou de vieillir sous l’effet de l’humidité, des UV, du vent, de la grêle ou d’autres phénomènes naturels.
Les
connecteurs photovoltaïques qui relient les panneaux solaires au reste de l’infrastructure de captage de l’énergie répondent souvent à la norme IP67, voire à des normes plus strictes. Cela permet de garantir que leurs performances resteront régulières malgré leur exposition à des conditions météorologiques extrêmes. Ces connecteurs sont également capables de transférer en toute sécurité des tensions de courant continu élevées, qui peuvent atteindre des milliers de volts dans les grands systèmes photovoltaïques du commerce.
3. Onduleurs : le cerveau des systèmes d’énergie solaire
De par la nature de la physique photovoltaïque, ces systèmes de captage de l’énergie solaire produisent du courant continu de façon inhérente. Cependant, le courant alternatif étant plus efficace, c’est celui-ci que les systèmes de distribution de l’énergie du monde entier utilisent pour sa transmission. C’est pourquoi le courant continu provenant des systèmes d’énergie solaire doit être converti en courant alternatif pour pouvoir utiliser des panneaux solaires photovoltaïques en tandem avec les réseaux électriques publics.
C’est là que les onduleurs entrent en jeu. Sans eux, l’électricité provenant des panneaux n’a nulle part où aller. Un onduleur est constitué de divers composants, tels que des résistances, des condensateurs, des transistors, des inducteurs et des transformateurs. Une multitude de technologies d’onduleurs solaires peuvent gérer un grand nombre d’architectures solaires, intégrées ou non aux réseaux, ainsi que diverses configurations de tension pour les applications résidentielles. Certains onduleurs sont même capables de charger des dispositifs de stockage énergétique afin de recueillir et distribuer efficacement l’énergie.
4. Stockage d’énergie solaire et batteries : être raccordé ou non au réseau
Dans la quasi-totalité des applications de consommation énergétique, l’électricité n’est utilisée que de façon intermittente. Les usines de production industrielle utilisent l’essentiel de cette énergie pour alimenter des machines au début de la journée de travail. Les foyers utilisent la plus grande partie de cette électricité après le coucher du soleil. L’énergie solaire, toutefois, est bien plus régulière que ces modes de consommation énergétique.
La nuit, le captage de cette énergie est minime, alors qu’il est presque constant dans la journée. L’électricité est donc recueillie pendant des périodes de faible demande énergétique, ce qui signifie que ces ressources doivent être stockées. Il existe à l’heure actuelle deux méthodes courantes pour stocker cette énergie excédentaire : sur le réseau ou hors réseau. Les configurations sur réseau sont liées aux systèmes des distributeurs énergétiques locaux. Le stockage énergétique dans le réseau est un système d’alimentation autonome qui peut être réalisé de plusieurs manières, par exemple en utilisant un réseau de batteries. Le stockage dans le réseau consiste à réintroduire l’électricité nouvellement captée dans l’infrastructure du réseau et à la vendre efficacement au fournisseur énergétique afin d’utiliser ses techniques de stockage énergétique de grande envergure.
Avantages de l’énergie solaire
Étant donné sa faible empreinte carbone, l’énergie solaire est une méthode de production d’électricité de plus en plus efficace et largement adoptée. Grâce à l’expansion de ses capacités, les innovations apportées à ses composants seront vitales pour optimiser leur efficacité et élargir encore leur usage dans la quasi-totalité des secteurs.
Zach Wendt d’Arrow Electronics est un ingénieur mécanique avec une expertise en développement de produits.
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