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GENERALITES

8 minutes et 20 secondes, c'est à peu près le temps que mettent les rayons de lumières du soleil pour parvenir jusqu'à nous afin de nous offrir la vie, la chaleur et aussi l'électricité. Ce phénomène de transformation de la lumière en électricité, on l’appelle l’effet photovoltaïque. Phénomène mis en évidence pour la première fois en 1839, par le physicien français Antoine Becquerel.   

Les premières cellules photovoltaïques n’ont vu le jour qu’un siècle plus tard et aujourd'hui, les panneaux solaires fleurissent un peu partout autour de nous.      

         

Comment fonctionnent les panneaux solaires ?

C’est grâce au silicium que les panneaux solaires peuvent fonctionner, c’est le principal composant des panneaux solaires. Le silicium est un élément qui est extrait de la silice contenue dans le sable, second élément naturel très abondant sur notre planète après l’oxygène.

Le silicium possède une propriété indispensable à la production d’électricité, c’est un semi-conducteur. Comme toute la matière qui nous entoure le silicium est constitué d’atomes, un noyau de particules autour duquel gravite des électrons, des charges négatives. Quand le panneau solaire est exposé à la lumière, les électrons du silicium s’agitent dans tous les sens et passent d’un atome à un autre, mais ça ne produit pas de courant électrique. 

Un courant électrique, c’est une circulation d’électrons dans un sens bien précis. Pour obtenir ce courant, on va doper ce silicium. C’est une opération qui consiste à implanter des impuretés à l'intérieur d'un semi-conducteur afin d'en contrôler les propriétés électriques. Le but de cette opération étant de créer d’un cotés un surplus d’électrons et de l’autre coté un déficit d’électrons, on crée ce qu’on appelle une tension électrique. De cette manière, les électrons se mettent en circulation depuis la borne négative, qui possède un surplus de charges négatives vers la borne positive qui elle présente un déficit d’électrons, c’est le courant électrique.

Les panneaux solaires sont constitués de plusieurs couches, sur la première couche celle qui est exposée au soleil, on a ajouté du phosphore un matériau dont les atomes possèdent plus d’électrons que les atomes de silicium, ce dernier a pour objectif d’apporter un surplus d’électrons. Dans la seconde couche, on a ajouté du bore, un matériau dont les atomes possèdent moins d’électrons que les atomes de silicium.

A partir de là, on obtient une sorte de pile, avec d’un coté une borne négative qui possède un surplus d’électrons grâce aux atomes de phosphore et de l’autre coté une borne positive qui présente un déficit d’électrons grâce aux atomes de bore. Il suffit de relier une ampoule aux bornes de ce panneau en respectant bien les polarités et dès que les rayons du soleil viendront frapper les panneaux, les électrons du silicium sont stimulés et se mettent à circuler, un courant électrique se créer et l’ampoule s’éclaire.

schéma de fonctionnement d'une cellule solaire

L’avantage de cette énergie dite renouvelable, c’est qu’elle est inépuisable, dès que le soleil brille, les panneaux solaires produisent.

En France, quel potentiel ?

La France dispose d’un gisement solaire relativement favorable, le cinquième en Europe.

carte d'ensoleillement de la france

(Source : PVGIS, JRC European commission)

En moyenne, 10 m² (1 kWc) de panneaux photovoltaïques produiront chaque année 1031 kWh sur l’hexagone, cette production variant de 900 kWh en Alsace à 1300 kWh dans la région Provence Alpes Côte d’Azur. Sur la carte, il s’agit de l’ensoleillement optimal pour 1 kWc installé.

Une maison individuelle avec une installation photovoltaïque d’une puissance de 3 kWc sur son toit produira en moyenne 3000 kWh d’énergie électrique par an.

Cela représente environ la consommation nécessaire annuelle d’une famille de 4 personnes (hors chauffage et eau chaude sanitaire).

Soyez rassurés, la durée de vie de notre astre est estimée à 5 milliards d’années.

Pour qu’un panneau solaire puisse produire de l’électricité ce n’est pas de la chaleur du soleil dont il a besoin mais de son rayonnement. Voilà pourquoi le solaire est parfaitement adapté quel que soit l’endroit où l’on habite en France.         

En effet, la couverture nuageuse va atténuer le rendement mais malgré tout les cellules vont continuer à produire de l’électricité. D’ailleurs, le grand champion européen, c’est encore l’Allemagne qui à ce jour possède le plus grand parc de production électrique d’origine solaire et qui est aussi le plus gros producteur d’énergie photovoltaïque.

Production solaire par pays en Europe

carte de la production solaire en europe

Source : RTE/SER/ERDF/ADEeF (panorama des énergies renouvelables - 2014)

L’énergie irradiée, par exemple en Europe centrale, est comprise entre 850 et 1200 (kWh/m2). En Europe du Sud, elle peut atteindre 1800 kWh/m2, en Afrique du Nord 2 000 kWh/m2 et en Asie du Sud-Est environ 1900 kWh/m2.

           
A titre indicatif, 1000 kWh/m2 correspond à l'énergie de 100 litres de mazout.

Un rayonnement solaire important émet plus de chaleur, et des températures plus élevées peuvent avoir une incidence négative sur le rendement des panneaux, on évalue la perte de puissance à environ 0,4% par °C.

 

Quel est l'avenir du solaire en France et dans le monde?

Nous sommes pratiquement certain que le coût de l’électricité produite sur le réseau va augmenté. Cette augmentation est liée aux

 

- coût d’entretien et de maintenance du parc nucléaire,

- coût d’entretien et de maintenance du réseau électrique,

- intégrations de nouvel central nucléaire de type EPR.

 

Parallèlement, le coût de production de l’électricité d’origine solaire va baisser si bien que produire de l’électricité d’origine solaire coûtera autant que de produire une électricité d’origine nucléaire, et cela dès 2015 pour les plus optimistes, c’est ce qu’on appelle la parité.

La France souffre d’un réel retard aux regards de ces voisins, retard qu’il va falloir rattraper.

 

L’avenir c’est l’autoconsommation

 

C’est une installation dimensionnée aux besoins énergétiques de ses consommateurs, raccordée en réinjection directe à l'installation électrique d'un foyer ou d'un bâtiment, pour consommer ainsi directement une électricité gratuite, avec ou sans nécessité de stockage ni de revente à EDF.  Ainsi par autoconsommation, on entend la possibilité donnée à tout propriétaire consommateur/producteur d’électricité, de répondre à sa propre consommation, plutôt que de produire et vendre en totalité pour le réseau. Le surplus d’électricité peut toujours être réinjecté sur le réseau électrique.

 

De nombreux experts réfléchissent à de nouveaux modèles économiques mais de nombreuses questions demeurent, faut-il une autorité de gestion chargée de collecter tous les surplus ?

 

Un modèle économique à l’air de se dessiner, les smart grids ou réseaux électriques intelligents. Une sorte de réseau d’électricité équipé de technologies informatiques et d’automates qui permettraient de piloter et communiquer avec ses infrastructures.

L’énergie solaire est une question cruciale et de bon sens, L’énergie solaire est l’énergie du futur : elle est sûre, propre et 100% naturelle. Dans de nombreux pays à travers le monde, l’énergie solaire est subventionnée par l'État et constitue donc une alternative rentable aux combustibles fossiles et au nucléaire.

Une installation photovoltaïque n’a pas seulement des répercussions très positives sur l'environnement : c’est un investissement rentable.

Chaque jour, le rayonnement solaire reçu par notre planète est 15 000 fois supérieur à la consommation d’énergie quotidienne de l’ensemble des habitants de la terre. 1 heure de rayonnement solaire reçue par notre planète peut subvenir aux besoins de toute la planète en énergie et pendant 1 an.