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Les panneaux solaires photovoltaïques

Par admortie
le

Trois catégories de panneaux solaires existent :

  1. Les panneaux thermiques
  2. Les panneaux photovoltaïques (PV)
  3. Les panneaux hybrides

Chauffés par le soleil, les premiers peuvent chauffer votre eau chaude sanitaire (ECS).
Les seconds produisent de l'électricité.
Les derniers sont mixtes, chauffent votre ECS et fournissent de l'électricité.

La pose de panneaux thermiques est une excellente solution pour produire votre ECS, le rendement annuel est d'environ 70% à l'année, la rentabilité des investissements se fait en 5 à 7 ans, si on compare avec un chauffe-eau avec résistance électrique.
Dans cet article, nous ne traiterons que du second type de panneaux.

Deux cas :

  1. Revente totale de votre production : l'installation comporte un seul onduleur auquel tous les panneaux sont raccordés ou autant de micro-onduleurs que de PV, avec un raccordement au réseau électrique. Le tarif d'achat dépend de plusieurs facteurs (puissance crête installée, intégration à la toiture, et autres paramètres).
  2. Autoconsommation : vous consommez ce que vous produisez.
Dans le second cas, deux situations se produisent, selon l'ensoleillement du moment :
  1. Votre production dépasse votre consommation, il faut alors diriger l'excédent vers un "système" qui utilisera cette énergie afin qu'elle ne soit pas perdue.
  2. Au contraire, votre production est insuffisante et vous devez faire appel à une autre source pour disposer de ce qui manque.

Pour traiter ces deux situations, deux possibilités techniques :

  • Le même principe que pour la revente totale, mais adossé à un contrat achat-revente avec votre fournisseur d'électricité.
  • Un système composé de PV, d'onduleur(s) hybride(s) et des batteries.

Dans le premier cas, la revente se fait en général à un tarif plus bas que celui auquel vous achetez l'électricité, vous ne perdez pas d'énergie, mais le rendement financier est amputé de la différence de tarif en l'achat et la revente.

Dans le second cas, vous utilisez l'énergie des batteries quand votre consommation dépasse la production. Les PV pourront ensuite recharger tout ou partie de la capacité du parc de batteries, selon le dimensionnement des éléments de l'installation, selon les conditions météo, et selon votre consommation.

Le premier cas est moins onéreux en investissement, le rendement est pénalisé par la différence des tarifs d'achat et de vente. Le second cas est pénalisé par le prix d'achat et de renouvellement du parc de batteries et par le rendement de celles-ci, qui est inférieur à 100% (variable selon le type de batteries choisi).

Toutefois, ce second cas n'a pas que des inconvénients, il apporte quelques avantages :

Pas de différence de tarif achat-revente, mais perte d'énergie liée au rendement des batteries. L'ordre de grandeur de cette perte est fonction du type de batteries et de leur possibilité de stockage.

Vous n'injectez jamais de courant dans le réseau puisqu'il n'y a pas de revente, mais vous pouvez utiliser le réseau comme énergie d'appoint, voire éventuellement utiliser un groupe électrogène en secours.

En cas de "coupure EDF", vous avez toujours du courant (pour une durée qui est fonction de la taille du parc de batteries et de votre consommation).

Correctement dimensionné, le système permet d'opter pour le tarif "TEMPO " qui vous donne accès la plupart du temps à un tarif de l'énergie nettement plus bas. En contrepartie, le tarif en heures pleines de certains jours de l'hiver sera 3 fois plus élevé que le tarif normal. Vous pouvez alors vous déconnecter du réseau pendant les heures pleines de la journée si vos batteries ont une taille suffisante. Ceci contribue notablement au rendement financier de la solution.

La recharge des batteries se fait en partie par le soleil, le reste en utilisant l'électricité au tarif de nuit (8h / jour).


Afin d'obtenir une installation satisfaisante, il est nécessaire d'être attentif à plusieurs paramètres.
- Indispensables dans tous les cas :
  • Dimensionnement des PV, des onduleurs et des batteries (dans le cas d'un système avec batteries).
  • Protection électrique  comportant des coupe-circuit, des fusibles ou disjoncteurs (éviter le risque de surcharge), des parafoudres.
  • Respect des normes NF C 15-100 et UTE C 15-712-1.
  • Type de PV  : monocristallin ou polycristallin, qualité de fabrication, etc.
  • Orientation des PV.
  • Risque d'ombre sur un ou des PV.
  • L'accessibilité des PV pour le nettoyage et le contrôle.
  • Aides financières éventuelles, souvent sous conditions...
- Utile dans tous les cas :
  • Raccorder votre onduleur via internet à un serveur externe qui recevra les données, que vous pourrez ensuite consulter sur ordinateur ou smartphone (mise en œuvre facile, mais les données de votre installation sont sur internet, attention à leur protection).
  • Utilisation d'un système informatique local pour le suivi du fonctionnement (mise en œuvre un peu plus difficile, mais vos données restent chez vous).
- Pratique dans le cas d'un système d'autoconsommation sans revente :
  • Utilisation de la domotique pour optimiser l'utilisation de l'excédent de production (il vaut mieux consommer l'énergie au moment où elle est disponible que de la stocker, car il n'y a pas de perte liée au rendement des batteries).
  • Il peut être intéressant dans certains cas de rendre les PV mobiles grâce à des actionneurs linéaires pour améliorer leur rendement.
  • Il peut aussi être utile parfois de mettre en place des relais pour faire des by-pass de panneaux ombrés.
  • Si votre ballon d'ECS est doté d'une résistance électrique, il est avantageux de la piloter par le système domotique relié au compteur électrique.

Certains points ci-dessus feront l'objet d'articles ultérieurs, expliquant la mise en œuvre de chaque solution. Ces solutions se cumulent et ont finalement dans l'ensemble un impact non négligeable sur le résultat final.

Des séances de démonstration avec un petit système auront lieu plusieurs fois par an.

L'efficacité de l'installation dépend aussi des éléments utilisant l'énergie produite. En effet, un PV peut produire une certaine quantité d'énergie, qui est évidemment liée à l'ensoleillement de celui-ci. Mais il ne délivrera la puissance maximale que si une charge suffisante lui est connectée pour l'utiliser. Par exemple, un PV de 400 Wc (watts crête), c.-à-d. son maximum théorique, ensoleillé à 50% peut vous donner 200 W. Mais seulement si une charge d'au moins 200 W lui est appliquée. Si l'appareil utilisé ne consomme que 100 W, le PV ne donnera que 100W... Si la charge fait 300 W, dans cet exemple, le PV ne donnera pas plus que ce qu'il reçoit, donc 200 W !

Dans le cas d'une installation avec revente, le problème ne se pose pas, car l'onduleur est fait pour injecter au réseau la puissance maximale disponible.

Dans le cas d'une installation autonome (sans revente), si les batteries sont déjà chargées au maximum, les PV ne donneront leur puissance maximale que si elle est utilisée. Il faut alors tenir compte de ceci en adaptant la gestion du système. Il est difficile de prédire avec certitude l'ensoleillement qu'il y aura dans la journée, et ainsi de savoir ce qu'il faudrait soustraire comme énergie aux batteries pour qu'elles aient une capacité d'accueil adaptée à la journée qui vient. Il vaut de ce fait mieux que les batteries restent en général (hors période rouge du contrat "TEMPO") à leur niveau normal et prévoir la mise en marche d'équipements gros consommateurs au moment où l'énergie devient disponible : on ne consomme l'énergie excédentaire des PV que quand celle-ci est produite. Exemple : lave-linge, lave-vaisselle, chauffe-eau, etc.

Ceci nécessite donc une gestion bien pensée et de l'attention.

La solution du chauffe-eau équipé d'une résistance électrique géré par la domotique répond bien à cette situation : il consomme le maximum disponible, mais si un autre appareil vient entretemps prendre du courant, le chauffe-eau réduit automatiquement sa consommation, le temps de fonctionnement de cet autre appareil puis, dès que ce dernier s'arrête, augmente à nouveau sa consommation pour que l'énergie solaire excédentaire ne soit pas perdue, mais utilisée pour produire l'ECS et ainsi baisser la facture d'électricité. Tous les chauffe-eau par pompe à chaleur, tels que les chauffe-eau thermodynamiques, ont une résistance pour le chauffage d'appoint, mais c'est évidemment aussi le cas d'un chauffe-eau électrique traditionnel.

Ce principe fonctionne parfaitement chez l'auteur de cet article.

La plus grande complexité et l'investissement plus élevé du système avec batteries ne sont acceptables que si cette option est couplée à un contrat "TEMPO", c'est notre avis, compte tenu du prix actuel des batteries. Mais l'intéret de la solution avec batteries augmente avec la baisse de prix des batteries ou l'apparition de nouvelles technologies (plomb-gel, LFP , sodium-ion , ...), l'évolution dans ce domaine est de plus en plus rapide. L'augmentation du prix de l'électricité rendra aussi l'utilisation de batteries de plus en plus intéressante (Une augmentation de 75% entre le tarif d'avant le 1/8/2023 et 2025 est prévue). La comparaison entre l'Allemagne et la France dans ce domaine montre que les installations avec batteries sont très peu nombreuses alors que l'Allemagne en compte au moins 100 fois plus. Ceci est dû au fait que l'électricité est deux fois plus chère en Allemagne qu'en France. Cette différence diminue assez rapidement avec l'augmentation des tarifs en France.

Ce site peut vous orienter sur le choix de batteries (l'Âme-Ortie n'est affiliée à aucun prestataire, ce site web n'a été choisi que pour la clarté de ses explications).

Si vous avez une voiture électrique (les voitures à combustible fossile - essence, diesel, GPL, GNL - ne seront plus produites en Europe en 2035), les possibilités de consommation sont différentes, vous avez alors un débouché pour l'énergie excédentaire.

Le recyclage des batteries est toujours possible, quel que soit le matériau utilisé, c'est une question de volonté politique et d'intégration du coût du recyclage au prix d'achat.

Informations complémentaires

7 commentaires

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