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Comment fonctionnent les panneaux solaires et photovoltaïques ?

Ces deux panneaux produisent de l’énergie verte ou renouvelable, en s’inscrivant dans le cadre de la transition écologique.

Le panneau solaire thermique: une technologie qui transforme l’énergie solaire en chaleur

Les panneaux solaires thermiques s’installent sur les toits des logements. Ils fonctionnent en transformant le rayonnement solaire en chaleur pour produire de l’eau chaude sanitaire ou du chauffage.

Concrètement, les panneaux captent la chaleur et la transmettent à un fluide caloporteur qui passe dans des tuyaux. Il circule ensuite dans un échangeur où il va céder sa chaleur à de l’eau. 

Une fois réchauffée, cette eau est stockée dans un ballon et est utilisée comme eau chaude sanitaire. Il est possible aussi de l’utiliser pour le chauffage, en appoint pour un plancher chauffant ou des radiateurs.

 

Le panneau photovoltaïque : une technique de production de l’électricité à partir de l’énergie solaire

Les panneaux solaires photovoltaïques s’installent également sur les toits d’habitation, mais transforment la lumière du soleil en électricité. Concrètement, les cellules photovoltaïques des panneaux, composées de silicium, vont capter le rayonnement du soleil. Et les électrons vont se mettre en action afin de produire de l’électricité.    

Cette électricité passe ensuite par un onduleur, qui la transforme en courant alternatif. Cette électricité, prête à l’emploi, peut être utilisée en autoconsommation ou revendue à EDF.

 

La différence entre un panneau solaire et un panneau photovoltaïque :

Lorsqu'on utilise le terme "panneau solaire", cela englobe toutes les familles de panneaux :

  • photovoltaïque
  • thermique
  • hybride
  • aérovoltaïque

Alors que le panneau solaire photovoltaïque est un type de capteur bien précis. C'est celui qui produit de l'électricité.
Un panneau solaire thermique, par exemple, produit de l'eau chaude.

Photographie représentant la différence visuelle entre panneau solaire et panneau photovoltaïque.
Voici la différence d'aspect entre un panneau photovoltaïque et un panneau thermique.

D'autres éléments vont souligner les différences entre les deux. C’est ce que nous allons voir tout de suite.

Les capteurs

Concernant les capteurs solaires thermiques, les matériaux utilisés sont différents en fonction des modèles. Par exemple, certains utilisent du PVC noir (le capteur plan non-vitré), d’autres un vitrage teinté (le capteur plan vitré).

Dans un capteur thermique plan vitré, on trouve une plaque d’absorbeurs. Autrement dit, des tubes placés entre une plaque de verre et une couche d’isolant.

 

Les modules photovoltaïques se composent quant à eux de silicium, qui est un matériau semi-conducteur, et sont recouverts d’une couche de verre.

On distingue, en fonction des techniques utilisées :

·        Le silicium monocristallin : les cellules photovoltaïques se composent de cristaux de silicium, encapsulés dans une enveloppe en plastique ou en verre. Le cristal est homogène et d’un seul tenant.

·        Le silicium polycristallin : est composé, quant à lui, d’un très grand nombre de petits cristaux avec de multiples paillettes d’aspect métallique.

·        Le silicium amorphe : est vaporisé sur une surface avant qu'il ait le temps de cristalliser. Pour fabriquer les panneaux solaires du même nom, on le vaporise en très fine couche sur un matériau dit « amorphe ». Il peut s’agir de verre, de plastique, d’acier…

·        Le tellurure de cadmium : c’est un composé cristallin stable formé à partir de cadmium et de tellure. Il se situe dans une fine couche semi-conductrice.

Sous le module, on trouve soit une plaque de verre soit un polymère.

La différence fondamentale, comme nous venons de le voir, entre panneau solaire et photovoltaïque se situe au niveau des capteurs d’énergie. Mais derrière ces deux systèmes correspond à  deux usages bien distincts.

 

Le mode de production et d’utilisation de l’énergie

La production de l’électricité par les panneaux photovoltaïques peut être utilisée pour de l’autoconsommation ou stockée dans des batteries. Mais le surplus ou l’intégralité du rendement énergétique peut également être revendue à EDF. Les panneaux photovoltaïques sont donc potentiellement une source de revenu qu’il faut prendre en considération.

Les panneaux solaires, quant à eux, créent de la chaleur à partir des rayons solaires. Cette énergie va servir à produire de l’eau chaude sanitaire et/ou du chauffage d’habitation. Les panneaux solaires sont donc destinés aux personnes qui cherchent à faire des économies sur leur facture de chauffage.

Les sources d’énergie solaire thermique et photovoltaïque sont différentes et pourtant complémentaires. Leurs spécificités peuvent, en effet, se combiner judicieusement.  Mais cette combinaison peut être coûteuse.

 

Le prix

Une chose est sûre, le prix du photovoltaïque est plus élevé à l’installation que celui d’un panneau solaire thermique. En moyenne, on estime que le coût d’une installation photovoltaïque peut être jusqu’à deux fois plus important que celui d’une installation solaire thermique.

Pour autant, il convient de pondérer ce facteur pécuniaire, car ces deux technologies n’ont pas les mêmes buts.

On peut toutefois faire une moyenne des prix.

Pour les panneaux solaires thermiques :

 

Pour les panneaux solaires photovoltaïques en autoconsommation :

 

Pour les panneaux photovoltaïques en revente totale :

 

Le coût est réellement défini selon la solution mise en place. La rentabilité aura également une incidence dans le coût global de l’investissement.

 

L’installation et l’entretien

Les panneaux solaires photovoltaïques nécessitent un entretien annuel. Celui-ci consiste à nettoyer la surface des panneaux, pour la débarrasser de toutes les saletés accumulées. L’absence de nettoyage risque de provoquer une perte d’efficacité des panneaux.

Par ailleurs, leur installation requiert d’implanter sur le toit une structure. Un local technique sera également nécessaire pour installer les batteries de stockage et l’onduleur.

L’entretien des panneaux solaires thermiques est plus coûteux. Le fluide caloporteur a besoin d’un renouvellement régulier, à cause des variations de température.

Son installation suppose le passage de canalisations.

Mais qu’en est-il de leur rendement respectif ?

Le rendement

Avant toute chose, il convient de définir ce qu’on entend par le rendement d’un panneau solaire. C’est simplement le rapport entre la lumière captée par le panneau et l’électricité ou la chaleur qu’elle produit.

En moyenne on peut dire qu’un module photovoltaïque transforme entre 18 et 23% de la lumière qu’il reçoit. Le reste, c’est de la chaleur.

[JC1] Pour les panneaux solaires thermiques, on estime que le rendement moyen se situe entre 35 et 40%, en prenant en compte les différentes déperditions.  [JC2] 

Après avoir passé en revue les différences entre panneau solaire et photovoltaïque, faisons maintenant un focus sur une solution alternative à ces deux panneaux : les panneaux solaires hybrides.

  

Qu’est-ce qu’un panneau solaire hybride ?

C’est une technologie que l’on peut qualifier de deux en un ; à savoir la rencontre entre le photovoltaïque et le thermique.

En effet, pour fonctionner, ce système est constitué de capteurs thermiques, sur lesquels reposent des cellules solaires photovoltaïques, côté soleil.  

Les premiers vont récupérer la chaleur émise par le soleil à l’aide d’un fluide caloporteur. Tandis que les seconds vont transformer les rayons du soleil en électricité.

On distingue deux grandes familles de systèmes hybrides :

Les panneaux solaires aérovoltaïques ou PV-T air

Sa spécificité réside dans sa face arrière dotée d’une ventilation permettant de récupérer et diffuser de l’air chaud au sein du logement ou d’un ballon thermodynamique.

Sa ventilation permet, par ailleurs, d’assainir l’air intérieur du domicile, grâce un système de filtre (qui peut être couplé à une VMC).  

Le système hybride à eau ou PV-T hydraulique

C’est exactement le même fonctionnement que le PV-T air, sauf que l’air est remplacé par l’eau. Les modules photovoltaïques se dotent d’un échangeur à eau, l’eau faisant office de refroidisseur pour le panneau.

 

Ce qui apparaît comme étant le mieux adapté à votre projet

Pour choisir le bon type de panneau pour votre projet, plusieurs éléments sont à prendre en compte. Ainsi, que cherchez-vous en installant des panneaux solaires :

Faire le plus d’économies possible ? Chauffer votre maison à moindre coût ? Obtenir le meilleur retour sur investissement ? Être rentable le plus rapidement possible ?

Bref, comme vous l’imaginez, il n’y a pas de réponse type, et votre projet devra faire l’objet d’une étude spécifique.

Toutefois, les panneaux photovoltaïques sont aujourd’hui le type de panneau le plus répandu en France, pour plusieurs raisons :

·        Son prix est accessible 

·        L’installation s’adapte facilement à votre consommation électrique

·        Vous réalisez des économies substantielles sur votre facture d’électricité

·        Et enfin, ce genre de projet est rentable rapidement 

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Cet article a été validé par 
Jonathan
Installateur RGE
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Jonathan est installateur de panneaux photovoltaïques chez Nouvel'R Énergie. Son expérience terrain et sa connaissance de la technique le rendent expert sur le sujet du photovoltaïque.

LEE Harry
Le 
14/10/2022

Bonjour !
Je vous remercie de toutes ces informations très explicatives.
Actuellement, comme je le dis souvent : l'ignorance est un choix !
Cordialement !

Léna de Nouvel'R Énergie
Le 
14/10/2022

Bonjour !
Je vous remercie de toutes ces informations très explicatives.
Actuellement, comme je le dis souvent : l'ignorance est un choix !
Cordialement !

Léna de Nouvel'R Énergie
Le 
17/10/2022

Bonjour M.Lee,

Heureuse d’apprendre que vous avez apprécié mes explications. En effet, c'est une belle citation.

N’hésitez pas à revenir vers moi si vous avez la moindre question, je me ferais un plaisir d’y répondre.

Je vous souhaite une agréable journée,

Léna

Léna de Nouvel'R Énergie
Le 
17/10/2022

Bonjour M.Lee,

Heureuse d’apprendre que vous avez apprécié mes explications. En effet, c'est une belle citation.

N’hésitez pas à revenir vers moi si vous avez la moindre question, je me ferais un plaisir d’y répondre.

Je vous souhaite une agréable journée,

Léna

Christophe
Le 
18/1/2023

Bonjour,
merci pour toute ses informations, même si ça me met encore plus de doute sur la meilleure solution à choisir tant il y a de possibilité.
Je souhaite faire de l'autoconsommation à 100% (donc avec batterie), c'est à dire ne plus avoir de fournisseur d'énergie, hormis le contrat enedis. J'étais plutôt parti sur du voltaïque monocristalins à micro-onduleur, mais je ne sais pas trop s'il y a mieux au final. Je veux un truc efficace, et durable lol. (pour info, c'est pas pour toute de suite, faut que je change de chauffage avant... 🙄)
Encore merci
Christophe.

Léna de Nouvel'R Énergie
Le 
18/1/2023

Bonjour,
merci pour toute ses informations, même si ça me met encore plus de doute sur la meilleure solution à choisir tant il y a de possibilité.
Je souhaite faire de l'autoconsommation à 100% (donc avec batterie), c'est à dire ne plus avoir de fournisseur d'énergie, hormis le contrat enedis. J'étais plutôt parti sur du voltaïque monocristalins à micro-onduleur, mais je ne sais pas trop s'il y a mieux au final. Je veux un truc efficace, et durable lol. (pour info, c'est pas pour toute de suite, faut que je change de chauffage avant... 🙄)
Encore merci
Christophe.

Léna de Nouvel'R Énergie
Le 
18/1/2023

Bonjour,

Le plus important, c'est d'avoir un maximum d'éléments et d'informations pour faire le meilleur choix.
Pour être honnête avec vous, il est quasi-impossible de faire de l'autoconsommation à 100 %, bien qu'il soit possible de s'en approcher avec des batteries. Mais lors de périodes où la production est moindre, notamment en hiver, la consommation est bien supérieure à la production.

Après, les économies réalisées ne sont plus à prouver, surtout avec l'augmentation de 15% de l'électricité qui arrive d'ici le 1er février.

Une installation photovoltaïque avec micro-onduleurs sera quoiqu'il arrive un bon investissement. Et au niveau de la durabilité, vous avez des garanties allant jusqu'à 20/25 ans pour vos équipements, donc rien à craindre à ce sujet.

Dès que vous souhaitez mettre en marche votre projet, n'hésitez pas à remplir le formulaire que vous trouverez en cliquant ici pour être rappelé. C'est avec plaisir que nous vous donnerons des conseils et un devis gratuit pour votre installation.

Très belle journée et à bientôt,
Léna.

Léna de Nouvel'R Énergie
Le 
18/1/2023

Bonjour,

Le plus important, c'est d'avoir un maximum d'éléments et d'informations pour faire le meilleur choix.
Pour être honnête avec vous, il est quasi-impossible de faire de l'autoconsommation à 100 %, bien qu'il soit possible de s'en approcher avec des batteries. Mais lors de périodes où la production est moindre, notamment en hiver, la consommation est bien supérieure à la production.

Après, les économies réalisées ne sont plus à prouver, surtout avec l'augmentation de 15% de l'électricité qui arrive d'ici le 1er février.

Une installation photovoltaïque avec micro-onduleurs sera quoiqu'il arrive un bon investissement. Et au niveau de la durabilité, vous avez des garanties allant jusqu'à 20/25 ans pour vos équipements, donc rien à craindre à ce sujet.

Dès que vous souhaitez mettre en marche votre projet, n'hésitez pas à remplir le formulaire que vous trouverez en cliquant ici pour être rappelé. C'est avec plaisir que nous vous donnerons des conseils et un devis gratuit pour votre installation.

Très belle journée et à bientôt,
Léna.

Christophe
Le 
1/2/2023

Merci pour votre réponse ! (avec un peu de retard ^^)

Par rapport à l'autonomie à 100%, en vous lisant, une question que je me pose depuis un certain temps me revient, "ne peut on pas stocker l'électricité sur du long terme ?". Comme vous le stipuler, on peut la stocker dans des batteries. Si l'on prévoit suffisamment de panneaux et de batteries pour en stocker pendant les périodes plus propices (printemps/été) (selon notre conso annuelle), n'est-il pas possible que cette énergie emmagasinée puisse servir en automne/hivers, (pour schématiser).
Je sais que tout est question de rentabilité, mais si l'on met cela de coté, techniquement, c'est faisable ?
Merci d'avance pour votre réponse.

Cordialement,
Christophe

Léna de Nouvel'R Énergie
Le 
1/2/2023

Merci pour votre réponse ! (avec un peu de retard ^^)

Par rapport à l'autonomie à 100%, en vous lisant, une question que je me pose depuis un certain temps me revient, "ne peut on pas stocker l'électricité sur du long terme ?". Comme vous le stipuler, on peut la stocker dans des batteries. Si l'on prévoit suffisamment de panneaux et de batteries pour en stocker pendant les périodes plus propices (printemps/été) (selon notre conso annuelle), n'est-il pas possible que cette énergie emmagasinée puisse servir en automne/hivers, (pour schématiser).
Je sais que tout est question de rentabilité, mais si l'on met cela de coté, techniquement, c'est faisable ?
Merci d'avance pour votre réponse.

Cordialement,
Christophe

Léna de Nouvel'R Énergie
Le 
1/2/2023

Bonjour,

Oui, techniquement parlant, il serait possible de stocker l'électricité sur du long terme. Par contre, cela nécessiterait énormément de panneaux et de batteries, je vous laisse deviner le coût d'une telle installation, ne parlons pas de la rentabilité...

Il faut donc garder en tête qu'aujourd'hui les batteries solaires sont vraiment faites pour être utilisées sur du court terme.

J'espère avoir répondu à votre question.

Belle journée,
Léna.

Léna de Nouvel'R Énergie
Le 
1/2/2023

Bonjour,

Oui, techniquement parlant, il serait possible de stocker l'électricité sur du long terme. Par contre, cela nécessiterait énormément de panneaux et de batteries, je vous laisse deviner le coût d'une telle installation, ne parlons pas de la rentabilité...

Il faut donc garder en tête qu'aujourd'hui les batteries solaires sont vraiment faites pour être utilisées sur du court terme.

J'espère avoir répondu à votre question.

Belle journée,
Léna.

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