09 88 99 98 00

Quel est le Fonctionnement d’un Panneau Solaire ?

Quel est leur fonctionnement, quelles sont les aides mises en place par le gouvernement, quel est leur rendement ?
Je vous explique tout dans ce guide.

Sommaire

Cliquez sur les icônes du sommaire pour accéder directement à la partie qui vous intéresse.

Introduction →

Quels sont les différents types de panneaux solaires ? →

Quels sont les avantages et inconvénients de cette source d’énergie renouvelable ? →

Quelles sont les différences entre autoconsommation et revente partielle d’électricité ? →

Quel est le prix et le rendement d’un panneau solaire ? →

A propos du rendement de ce type d’installations →

Quelles sont les aides de l’État pour ces travaux de rénovation énergétique ? →

Introduction sur le fonctionnement des panneaux solaires

L’énergie du soleil est gratuite, accessible à tous et pleine de potentiel. L’État a donc mis en place de nombreux plans d’aides pour aider les particuliers qui se lancent dans des travaux de rénovation énergétique. Le panneau solaire vous donne accès à ces aides car c’est une source d’énergie renouvelable qui participe à la transition énergétique du pays.

On va maintenant voir ensemble quel est leur fonctionnement, quelles sont les aides mises en place par le gouvernement et quel est leur rendement ? Dans ce guide je réponds à toutes les questions que vous vous posez sur le fonctionnement des panneaux photovoltaïques.

Quels sont les différents types de panneaux solaires ?

Un panneau solaire convertit l’énergie du soleil en électricité ou en chaleur. Il existe de ce fait deux types de panneaux solaires, à savoir photovoltaïque et thermique.

Panneau solaire photovoltaïque

Commençons par le photovoltaïque. Les cellules des panneaux solaires photovoltaïques sont touchées par les rayons du soleil et ses photons. Ce contact entre les photons et les cellules entraîne un déplacement d’électrons et c’est ce déplacement qui produit un courant électrique continu. Ce courant continu va être ensuite converti en courant alternatif par le ou les onduleurs pour être consommé par les appareils électriques de votre habitation.

Concrètement, les cellules sont conçues à partir de silicium, un matériau semi-conducteur fabriqué à base de sable qui capte l’énergie des rayons du soleil pour la transmettre à ses électrons. Ces électrons commencent alors à se mettre en mouvement ce qui génère le courant électrique continu. La quantité d’électricité produite par les cellules est ensuite collectée par les onduleurs présents sous les panneaux qui se chargent alors de transformer le courant continu en courant alternatif. Cette électricité peut ensuite alimenter les différents équipements du logement.

Silicium dans son état brut.

La puissance crête d’un panneau solaire, exprimée en watt-crête (Wc) ou en kilowatt-crête (kWc) est la puissance maximale qu’il peut générer. Cette puissance est calculée en laboratoire quand le panneau est exposé aux meilleures conditions d’ensoleillement et de fonctionnement. Ces conditions sont :

  • Température des cellules égale à 25 °C
  • Air masse égale à 1,5
  • Irradiation égale 1000 Watt/m2

Il faut savoir qu’il sera très difficile de reproduire ce niveau de rendement dans des conditions naturelles.

Panneau solaire thermique

Le fonctionnement d’un panneau solaire thermique est complètement différent des modèles photovoltaïques. Il ne convertit pas l’énergie du soleil en électricité, mais se sert de sa chaleur.

Tout comme le modèle photovoltaïque, le panneau thermique possède des capteurs disposés sur une plaque, la plupart du temps installée sur le toit d’un logement. La chaleur est récupérée par ces capteurs pour être transmise à un liquide caloporteur c’est-à-dire un liquide qui emmagasine la chaleur.
Ce liquide caloporteur se décline sous diverses formes différentes en fonction des modèles de panneaux et de capteurs :

· Capteur à air : le verre des capteurs aérosolaires permet d’emprisonner le rayonnement solaire et les rayons infrarouges sources de chaleur. Par effet de serre et d’accumulation, l’air ambiant sous le verre monte en température et est utilisé pour chauffer l’habitation par l’intermédiaire d’un système de ventilation. Des matériaux sombres sont utilisés pour améliorer le coefficient d’absorption de la chaleur, souvent de l’aluminium fin et noirci. Cette solution ne suffira pas pour être le système de chauffage principal d’un logement. Il doit être considéré comme un chauffage d’appoint qui peut faire baisser la facture de chauffage jusqu’à 60 %.

· Capteurs plans vitrés : aussi appelés capteurs héliothermiques, ces systèmes disposent d’un coffre rigide et vitré dans lequel est installé un serpentin de métal sombre que l’on appelle l’absorbeur. Le rayonnement chauffe le liquide caloporteur qui est transporté jusqu’à un chauffe-eau pour assurer l’approvisionnement du foyer en eau chaude sanitaire (ECS).

· Capteurs plans non vitrés : ils sont moins répandus que le précédent modèle, ces capteurs sont composés d’un absorbeur sans caisse ni vitrage. Ils sont plus facile à fabriquer et sont donc moins coûteux. Il s’agit d’une solution beaucoup plus dépendante de la température de l’air ambiant. En période estivale, ses performances sont optimales mais en hiver le capteur est confronté au vent froid et il est beaucoup moins efficace.

· Capteurs à tubes sous vide : ce modèle se compose d’une série de tubes transparents qui isolent l’absorbeur à l’aide de couches de vide d’air faisant office d’isolant thermique. Pour diminuer le coefficient de déperdition, il est possible de remplir les tubes avec un gaz inerte ou du xénon.

Globalement, il faut distinguer deux usages principaux des panneaux solaires thermiques : certains permettent de faire fonctionner un chauffage solaire ou un système solaire combiné (SSC) et d’autres permettent de faire marcher un chauffe-eau solaire individuel (CESI) :

· SSC : le système solaire combiné est un chauffe-eau connecté à divers circuits, qui gère la production d’eau chaude sanitaire, et le chauffage du logement en alimentant des planchers chauffants ou des radiateurs à eau. Pour l’installer dans une habitation, il faut que celle-ci soit assez spacieuse car le ballon d’eau chaude dispose d’un volume généralement compris entre 500 et 1000 litres.

· CESI : contrairement au SSC, le chauffe-eau solaire individuel ne produit que l’ECS (eau chaude sanitaire) d’un domicile. Il se compose de système de panneau solaire thermique et d’un ballon de stockage pour l’eau chaude.

Quels sont les avantages et inconvénients de cette source d’énergie renouvelable ?

Comme toute source énergétique, le panneau solaire présente des avantages et des limites que je vais maintenant vous expliquer.

Les atouts et points faibles du panneau solaire photovoltaïque

L’énergie solaire est une énergie naturelle, accessible sans avoir besoin de souscrire auprès d’un fournisseur quelconque, et s’accompagne d’une multitude d’avantages parmi les suivants :

· C’est une ressource énergétique propre et non polluante, qui ne dégage pas le moindre gaz à effet de serre. Selon des études, on considère que pour un foyer de quatre personnes équipé en énergie solaire, c’est la production de l’équivalent d’une tonne de CO2 qui est évitée par an.

· Le soleil est en libre accès pour tous, il s’agit d’une source d’énergie inépuisable. Quelle que soit votre situation géographique, vous y avez accès gratuitement. Être situé au nord ou au sud de la France n’a qu’un impact minime sur les performances des panneaux solaires.

· Générer de l’électricité avec des panneaux solaires est entièrement silencieux, il n’y a pas de moteur ni de mouvements mécaniques, seulement la conversion des rayons du soleil en électricité. Pour cette raison, les panneaux solaires sont très durables. Ils peuvent fonctionner pendant plus de 50 ans sans aucun entretien.

·Comme il n’y a aucun risque de rupture d’approvisionnement, c’est une ressource extrêmement fiable. Elle peut contribuer à faire gagner à la France de l’indépendance énergétique vis à vis des pays producteurs de gaz ou de pétrole.

· Le silicium, l’aluminium et le verre sont des matériaux très résistants, qui peuvent affronter les conditions climatiques et météorologiques de l’hiver et des régions les plus exposées à des températures peu élevées.

· Le prix de l’électricité chez EDF et les autres fournisseurs augmente régulièrement et c’est pour ça que l’autoconsommation est intéressante. Ce mode de consommation vous protège de ces augmentations incessantes et vous fait faire des économies importantes.

·C’est un dispositif facile et rapide à installer. Contrairement au passé il n’est plus nécessaire d’intégrer les panneaux solaires au bâti (à la toiture) du logement, ils sont installés par-dessus la toiture. En d’autres termes, des travaux moins complexes et beaucoup plus fiable en terme d’étanchéité.

· Comme il n’y a aucune combustion, l’usure des différents éléments de chaque panneau solaire est inexistante en comparaison à un dispositif qui demande à brûler du carburant.

· Avec la transition numérique et l’engouement pour les dispositifs intelligents, il est possible de bénéficier d’un certain nombre d’avancées technologiques et d’applications intelligentes qui permettent d’optimiser l’autoconsommation.

· Il est possible d’installer un panneau solaire partout, même en milieu urbain. Aucun domicile n’est donc exclu.

· Les propriétaires de panneaux solaires photovoltaïques ont la possibilité de revendre leur surplus de production. Ils sont donc en mesure d’amortir le coût du panneau solaire ou de générer des revenus complémentaires. Les contrats d’achat s’étendent sur une période de 20 ans.
En contrepartie, il existe bien sûr un certain nombre de limites qu’il faut prendre en compte afin de ne pas avoir de mauvaises surprises une fois l’installation effectuée :

· La production d’électricité solaire n’est réalisable que lorsqu’il y a du soleil. De nuit, l’efficacité du système est donc nulle.

· Le rendement des cellules photovoltaïques se réduit au fil des années. Il faut en effet prendre en compte jusqu’à 20% de rendement en moins à l’issue des trentes premières années.

· Malgré les progrès techniques réalisés ces dernières années, il faut une superficie importante afin qu’un panneau solaire photovoltaïque produise une quantité d’énergie suffisante au confort moderne d’un foyer et alimenter les équipements électriques de l’habitation.

· Le coût d’une installation solaire reste un investissement conséquent (bien qu’aujourd’hui cela devienne de plus en plus accessible)

· Si vous souhaitez stocker l’électricité produite, le coût des batteries de stockage s’ajoute à celui du panneau solaire, ce qui représente un surcoût.

Pour résumer, il est important de bien prendre en compte les différentes limites liées au panneau solaire photovoltaïque avant l’installation. Mais les avantages offerts par cette solution permettent souvent de gommer totalement les limites mentionnées plus haut.

Les points forts et les limites du modèle thermique

Tout comme le panneau solaire photovoltaïque, le panneau solaire thermique offre lui aussi des atouts et des points faibles. Commençons par les points forts :

· Grâce au solaire thermique, vous pouvez assurer les besoins en eau chaude sanitaire de votre foyer, mais aussi vos besoins en matière de chauffage central (de l’ordre de 50 à 80%). Il est donc possible de réaliser des économies intéressantes en réduisant la part d’énergie produite par des énergies fossiles qui nécessite la souscription d’un contrat auprès d’un fournisseur d’énergie.

· Il est possible d’assurer le stockage de la chaleur au sein des ballons d’eau chaude ou de planchers chauffants.

· Pour ce qui est de l’entretien et la maintenance d’un panneau solaire thermique, les coûts sont relativement peu élevés.

· Les capteurs peuvent s’installer sur l’ensemble des toitures, sauf dans de rares exceptions. Ils peuvent s’intégrer parfaitement sur les tuiles et les ardoises, tout en s’harmonisant de manière esthétique.

· Vous pouvez réguler la production de chaleur de l’installation en installant un système intelligent qui s’adapte à vos besoins

· Tout comme les modèles photovoltaïques, ce type de dispositif correspond aux normes mises en place de réglementation thermique. Il est ici question de la RT 2012 et de la RT 2012 et de la RT 2020 qui vient la remplacer.

 

Passons maintenant aux inconvénients du panneau solaire thermique :

· Le soleil est une source d’énergie intermittente. Ce type de dispositif ne peut pas servir de solution permanente et principale. Il faut ajouter une autre source de chaleur, car il s’agit d’une solution de chauffage d’appoint.

· Dans le même ordre d’idée, il s’agit d’une énergie diffuse qui n’est pas adaptée à des besoins importants comme ceux des grands ensembles d’appartements. Cela s’explique par le fait que la puissance des unités de surface est limitée.

· Les panneaux thermiques ne peuvent pas produire d’électricité. Ils ne sont utilisés que pour fournir de l’ECS au domicile concerné. Il s’agit là d’un point faible par rapport aux modèles photovoltaïques, qui peuvent alimenter un système de chauffage électrique.

Quelles sont les différences entre autoconsommation et revente partielle d’électricité ?

Grâce aux panneaux solaires photovoltaïques, les rayons du soleil produisent de l’électricité pour la maison tout au long de la journée. L’ensemble des équipements du domicile peuvent donc être alimentés : ballon d’eau chaude, système de chauffage central électrique, appareils audiovisuels, électroménagers, éclairage…

En produisant votre propre énergie de manière gratuite grâce aux rayons du soleil, vous réduisez la quantité d’énergie consommée sur le réseau EDF. La facture énergétique adressée par votre fournisseur est donc allégée. C’est dans ce cas de figure que l’on parle d’autoconsommation.

Grâce à l’autoconsommation, vous pouvez réaliser jusqu’à 50% d’économie sur la facture d’électricité d’un foyer. Comme un panneau solaire produit toute la journée même si vous n’êtes pas chez vous, vous ne consommez donc pas toute l’électricité produite.

L’énergie que vous ne consommez pas n’est pas perdue. Vous avez la possibilité de vendre ou de stocker le surplus d’énergie électrique.

Le surplus d’électricité peut être vendu à EDF OA (Obligation d’Achat), l’organisme agréé par l’État. Cette mesure existe depuis l’an 2000. Dans ce cas, un contrat de rachat est fixé pour une période de 20 ans. Le prix de rachat du kilowattheure (kWh) varie régulièrement et il est au moment ou j’écris ce guide de 10 cts par kW/h.

En vendant votre énergie, vous injectez votre électricité verte dans le réseau public. Vos voisins peuvent consommer votre énergie photovoltaïque. En résumé, vous participez à la propagation de l’énergie verte à l’échelle locale car ce surplus est injecté dans le réseau électrique du quartier. Par cette action, vous valorisez l’électricité que vous ne consommez pas.

Il est aussi possible d’ajouter à l’installation une batterie qui permet de stocker le surplus au lieu de le revendre. Dans ce cas, la revente au réseau n’aura lieu que si la charge des batteries solaires est complète. Grâce aux batteries, vous serez en mesure de consommer l’électricité stockée et ce même la nuit.

Le recours à une batterie de stockage permet d’améliorer l’autoconsommation d’un domicile, et les économies supplémentaires réalisables sont de l’ordre de 20% à 30%.

Quel est le prix et le rendement d’un panneau solaire ?

Dans ce tableau, vous trouverez le coût de l’installation de différents types de panneaux solaires :
Type et usage du panneau solaireCoût de l'installation
Photovoltaïque destiné à la reventeEntre 9 000 et 12 000 €
Photovoltaïque en autoconsommationEnviron 10 000 €
CESIEntre 4 000 et 10 000 €
CSCEnviron 17 000 €
Plancher solaireEnviron 3 400 €
Il faut généralement compter 60% du montant total pour le coût des équipements eux-mêmes, 25% pour l’installation et 15% pour le ou les onduleur(s) dans le cas d’une installation photovoltaïque.

A propos du rendement de ce type d’installations

Le panneau solaire constitue-t-il une solution rentable ? Si oui, dans quelle mesure ? Voici les réponses que je peux vous apporter.

S’agit-il d’une ressource rentable ?

Par rapport à l’autonomie gagnée et aux économies réalisées sur les factures énergétiques, le rendement d’un panneau solaire photovoltaïque ou thermique est prouvé. Du coup, plus de 70% des Français expriment la volonté d’installer des panneaux solaires sur leur logement pour réduire leur consommation.

L’installation d’un panneau solaire est en effet très simple, ce qui contribue à séduire les foyers français. Mais la raison première, c’est bien sûr la recherche des économies et du rendement énergétique.

Quelle est la rentabilité du solaire ?

En fonction du matériau utilisé dans la fabrication des cellules, le rendement est différent. Avec le silicium monocristallin, on peut espérer un rendement de 14,5% (facteur de puissance 0,145), contre un rendement de 11,5% (facteur de puissance 0,115) avec du silicium polycristallin et de 6% (facteur de puissance 0,060) avec du silicium amorphe.

Pour calculer la puissance d’un panneau solaire au sein d’un domicile en kilowatt crête, il faut multiplier le nombre de m² composant la surface des panneaux par le facteur de puissance du matériau utilisé. Par exemple, un panneau de 10 m² en silicium monocristallin générera une puissance de 10 x 0,145, soit 1,45 kWc.

Si toutes les régions de l’Hexagone peuvent profiter de l’énergie solaire, l’ensoleillement peut modifier légèrement le rendement d’un panneau solaire. J’ai répertorié dans ce tableau les différences d’efficacité énergétique annuelles :

Zone de FranceRayonnement global journalier
Nord-EstEntre 800 et 1 000 kWh / kWc
Centre-OuestEnviron 1 000 kWh / kWc
Sud-OuestEntre 1 100 et 1 200 kWh / kWc
SudEntre 1 200 et 1 400 kWh / kWc
En reprenant l’exemple précédent, si votre logement se situait dans le sud de la France, la production de votre installation pourrait atteindre jusqu’à 1 400 kWh / kWc x 1,45 = 2 030 kWh par an.

N’oubliez pas de prendre en compte l’orientation et l’inclinaison de vos panneaux. Ce sont deux facteurs de puissance qui influeront sur le rendement de votre future installation.

Pour que ce soit plus clair vous pouvez jeter un oeil à ce tableau :

 Inclinaison 0°Inclinaison 30°Inclinaison 60°Inclinaison 90°
Orientation Est0,930,900,780,55
Orientation Sud-Est0,930,960,880,66
Orientation Sud0,9310,910,68
Orientation Sud-Ouest0,930,960,880,66
Orientation Ouest0,930,900,780,55

Pour un panneau solaire photovoltaïque en capteur de silicium monocristallin d’une surface de 10 m² installé dans le sud de la France, dont l’inclinaison est de 60° et l’orientation plein sud, la production annuelle d’électricité sera de : 2030 kWh x 0,91 = 1 847,3 kWh par an.

En ce qui concerne les panneaux solaires thermiques, le rendement est variable selon le type de capteurs utilisés, mais il est généralement de l’ordre de 80%.

Quelles sont les aides de l’État pour ces travaux de rénovation énergétique ?

Les aides proposées par l’État afin de procéder à l’installation des différents modèles de panneau solaire sont répertoriées sur le site economie.gouv.fr :

Vous avez :

· La Prime à l’autoconsommation : une prime variable et dégressive selon la puissance du dispositif, et versée durant sur les cinq premières années de fonctionnement.

  • Pour une puissance inférieure ou égale à 3 kWc : 390 euros / kWc
  • Entre 3 et 9 kWc : 290 euros / kWc
  • Entre 9 et 36 kWc : 190 euros / kWc
  • Entre 36 et 100 kWc : 90 euros / kWc

· Vente du surplus : les tarifs d’achat de surplus sont fixés à 10 centimes d’€ au kWh pour une puissance inférieure ou égale à 9 kWc et à 6 centimes d’€ pour une puissance comprise entre 9 et 100 kWc.

· TVA réduite : les installations en autoconsommation ou en revente de surplus peuvent profiter d’une TVA à 10% lorsque les panneaux solaires présentent une puissance inférieure ou égale à 3 kWc.

· Exonération d’impôt sur le revenu : il faut pour cela que la puissance du dispositif soit inférieure à 3 kWc, qu’elle ne soit pas dédiée à une activité professionnelle et qu’elle soit raccordée à au moins deux points du réseau public.

Pour bénéficier des aides financières mises en place par l’État, il est nécessaire de faire appel à un professionnel RGE (Reconnu Garant de l’Environnement).

Évaluez notre guide

Un projet solaire à réaliser ?

Nos guides les plus lus

Économie d’énergie : 54 façons de réduire sa facture d’électricité

Comment faire des économies d’énergie grâce à des astuces simples ? Voici une liste de choses à faire qui vont beaucoup réduire votre facture d’électricité.

Batterie Solaire - Comment la Choisir ?

Faut-il installer des batteries avec vos panneaux solaires photovoltaïques ? Quels sont les prix ? Leur durée de vie ? Je vous explique tout.

Panneaux Solaires en Autoconsommation. Tout ce qu'il faut savoir en 2020

Dans ce guide je vais vous donner toutes les infos pour devenir incollable sur l’installation de panneaux solaires photovoltaïques en autoconsommation.

Contactez nos Techniciens Experts Photovoltaïques 7j/7 de 8h à 20h.

Demandez un devis gratuit et sans aucun engagement ou posez nous vos questions.

Nous appeler

09 88 99 98 00

Votre téléphone n’est pas valide.

VALIDER