Comment fonctionnent les centrales photovoltaïques ?

L’énergie solaire photovoltaïque est obtenue en convertissant la lumière du soleil en électricité grâce à une technologie basée sur l’effet photoélectrique. Il s’agit d’un type d’énergie renouvelable, inépuisable et non polluante qui peut être produite dans des installations allant du petit générateur pour l’autoconsommation aux grandes centrales photovoltaïques. Découvrez le fonctionnement de ces immenses champs solaires.

QU’EST-CE QUE L’ÉNERGIE PHOTOVOLTAÏQUE ET COMMENT FONCTIONNE-T-ELLE ?

L’énergie solaire photovoltaïque est une source d’énergie propre et renouvelable qui utilise le rayonnement solaire pour produire de l’électricité. Elle repose sur l’effet photoélectrique, qui permet à certains matériaux d’absorber des photons (particules de lumière) et de libérer des électrons, générant ainsi un courant électrique.

On utilise à cette fin un dispositif semi-conducteur appelé cellule photovoltaïque, qui peut être constitué de silicium monocristallin, polycristallin ou amorphe, ou d’autres matériaux semi-conducteurs à couche mince. Les cellules en silicium monocristallin sont obtenues à partir d’un monocristal de silicium pur et atteignent un rendement maximal, entre 18 % et 20 % en moyenne. Celles en silicium polycristallin sont fabriquées en blocs à partir de plusieurs cristaux, elles sont donc moins chères et ont un rendement moyen compris entre 16 % et 17,5 %. Enfin, ceux fabriqués à partir de silicium amorphe ont un réseau cristallin désordonné, ce qui entraîne un rendement plus faible (rendement moyen entre 8 % et 9 %) mais aussi un prix plus bas.

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LES TYPES DE CENTRALES PHOTOVOLTAÏQUES

Il existe deux types d’installations photovoltaïques pour une entreprise photovoltaique  : celles qui sont raccordées au réseau et celles qui ne le sont pas. Dans la première catégorie, il existe deux sous-classes :

Les centrales photovoltaïques : toute l’énergie produite par les panneaux est injectée dans le réseau électrique.
Générateur avec autoconsommation : une partie de l’électricité produite est consommée par le producteur (dans un logement, par exemple) et le reste est déchargé sur le réseau. En outre, le producteur prélève sur le réseau l’énergie nécessaire pour répondre à sa demande lorsque l’unité ne fournit pas assez.

Ces installations raccordées au réseau comportent trois éléments de base :

Les panneaux photovoltaïques : ce sont des groupes de cellules photovoltaïques montées entre des couches de silicium qui captent le rayonnement solaire et transforment la lumière (photons) en énergie électrique (électrons).
Les onduleurs : ils transforment le courant électrique continu produit par les panneaux en courant alternatif, adapté à la consommation.
Transformateurs : le courant alternatif produit par les onduleurs est de basse tension (380-800 V), un transformateur est donc utilisé pour l’élever à la moyenne tension (jusqu’à 36 kV).

Les installations hors réseau fonctionnent de manière isolée et sont souvent situées dans des endroits éloignés et dans des fermes pour répondre aux demandes d’éclairage, soutenir les télécommunications et faire fonctionner les pompes des systèmes d’irrigation. Ces installations isolées ont besoin de deux éléments supplémentaires pour fonctionner :

Des batteries : pour stocker l’énergie produite par les panneaux qui n’est pas utilisée lors de sa production, l’énergie stockée peut alors être utilisée en cas de besoin.
Des contrôleurs : pour protéger la batterie contre la surcharge et empêcher une utilisation inefficace de la batterie.

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