Technologie d’une centrale solaire au sol
Une centrale solaire au sol est une installation qui vise à produire de l’énergie à partir des rayons du soleil. Contrairement aux installations sur toiture, elle est directement montée à même le sol. Cette technologie va permettre de produire l’électricité verte et durable. Actuellement, les besoins en énergie dans le monde sont en train de croître alors que les ressources fossiles diminuent grandement. Pour pallier à ce besoin, les énergies renouvelables sont les alternatives les plus efficaces. De plus, une centrale solaire au sol permettra de donner plus de valeur au terrain tout en limitant le réchauffement climatique.
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La composition d’une centrale solaire au sol
Pour qu’une centrale solaire au sol fonctionne convenablement, elle a besoin de plusieurs éléments qui la composent.
- Les panneaux captent l’énergie solaire pour les transformer en électricité,
- Les supports vont permettre d’optimiser l’orientation et l’inclinaison des panneaux solaires.
- Les onduleurs serviront à transformer le courant continu produit par la centrale en courant alternatif.
- Les câbles vont interconnecter tous les éléments de la centrale.
- Le système de surveillance va permettre de connaître et de gérer toutes les défaillances qui peuvent surgir.
Les panneaux solaires
C’est une des pièces les plus importantes d’une centrale solaire. En effet, ce sont les panneaux solaires qui captent la lumière du soleil afin de les transformer en énergie utilisable. C’est ce qu’on appelle l’effet photovoltaïque. Ce procédé est possible grâce à la présence des cellules photovoltaïques sur les panneaux. Elles sont composées de matériaux semi-conducteurs à base de silicium. Elles peuvent être polycristallines, monocristallins ou encore amorphes.
Cellules monocristallines
Pour fabriquer une cellule photovoltaïque monocristalline, il faut fondre le silicium. Une fois qu’il est fondu, on le refroidit. On obtient, ensuite, un cristal lorsqu’il est solidifié. C’est à partir de ce cristal que l’on découpe une fine tranche afin d’obtenir une cellule photovoltaïque monocristalline de couleur bleue et sans traces de cristaux. Elles sont reconnues pour leur rendement élevé.
Cellules polycristallines
Ce type de cellule photovoltaïque est le plus populaire. Elle est obtenue à partir du refroidissement du silicium fondu. Sa particularité est qu’elle est composée de plusieurs cristaux qui forment une sorte de motif sur le panneau solaire. Bien qu’elles offrent un rendement inférieur que les cellules monocristallines, elles ont un meilleur rapport qualité/prix.
Cellules amorphes
Les cellules amorphes sont beaucoup plus fines. On les retrouve souvent sur les calculatrices. On les reproche également d’avoir un rendement très faible. Si la durée de vie moyenne d’un panneau solaire est de 30 ans, ceux qui ont des cellules amorphes ne durent pas aussi longtemps. En général, elles sont opérationnelles qu’une dizaine d’années ce qui ne permet pas un très bon rendement.
Les supports et les trackers solaires
Pour le bon fonctionnement de la centrale solaire au sol, les panneaux solaires doivent être placés sur des supports fixes ou des trackers solaires.
Les supports fixes
Les panneaux solaires qui composent la centrale peuvent être posés sur des supports fixes. Ils sont solides et résistent aux intempéries. Généralement, ils sont faits avec de l’acier inoxydable ou encore avec de l’aluminium. Le rôle des supports est crucial, car ils vont donner à la centrale l’orientation et l’inclinaison idéales afin de garantir sa rentabilité.
L’orientation des panneaux solaires
L’orientation des panneaux solaires est très importante pour assurer un meilleur rendement. En France, ils seront orientés vers le sud pour une meilleure exposition au soleil.
L’inclinaison de la centrale solaire
En plus de l’orientation et du choix du site de la centrale solaire, l’inclinaison des panneaux solaires est le garant de leur productivité. En général, ils seront orientés sur un angle de 30 à 35°.
Les différents types de supports solaires fixes
Il existe plusieurs types de supports solaires fixes. Vous avez le choix entre :
- La fixation de type Scheletter avec un système en équerre : il va permettre aux panneaux solaires d’être fixés en suivant une orientation et une inclinaison prédéfinies.
- Le bac à lester avec du sable ou du gravier : ce système permet une installation facile des panneaux solaires. Il suffit juste de poser ces derniers sur le bac. L’avantage est qu’il peut faire face aux vents, même les plus violents.
- Le GSE GroundSystem : il est composé d’un socle en aluminium où seront posés les panneaux solaires.
Les trackers solaires
Les trackers solaires sont des supports mobiles au-dessus desquels seront fixés les panneaux solaires. La particularité des trackers solaires est qu’ils suivent le mouvement du soleil tout au long de la journée grâce à une « fonction héliostat ». Cela va permettre d’optimiser l’exposition des panneaux au soleil et booster la production d’énergie de la centrale.
Ces suiveurs solaires peuvent être :
- Mono-axe : ils vont juste suivre le mouvement du soleil d’est en ouest. Ils vont permettre d’optimiser l’orientation des panneaux tout au long de la journée.
- Bi-axe : en plus de prendre en compte de l’orientation, ils vont également gérer l’incidence des rayons du soleil. De ce fait, en fonction du mouvement de ce dernier, la hauteur du tracker solaire va aussi se modifier.
Les onduleurs et les transformateurs
Les onduleurs et transformateurs vont permettre à la centrale solaire au sol de produire de l’électricité convenable à l’usage domestique.
Les onduleurs
Pour transformer le courant électrique continu générer par la centrale en courant alternatif, vous aurez besoin d’un onduleur. Ce dernier est celui qui est utilisé par les foyers pour s’alimenter en électricité. Le courant alternatif est le type de courant présent dans les lignes de très hautes tensions.
Il existe plusieurs catégories d’onduleurs. Cependant, les plus utilisés sont :
- Les micro-onduleurs qui sont présents sur chaque panneau solaire. L’avantage est que lorsqu’un panneau tombe en panne ou situé dans une zone d’ombre, le reste de la centrale continue de fonctionner correctement.
- L’onduleur central qui va gérer l’ensemble de l’électricité produite par toute l’installation solaire.
Les transformateurs
En ce qui concerne les transformateurs, ce sont des dispositifs qui vont aider la centrale solaire à limiter les pertes de production. Ils vont élever ou baisser la tension du courant avant d’être raccordés à un réseau public.
Les câbles et les boîtes de jonction
Les câbles vont connecter tous les éléments de la centrale solaire pour la permettre de fonctionner correctement. Il y a :
- Les câbles CA (Courant Alternatif) qui vont connecter l’onduleur au transformateur ;
- Les câbles CC (Courant Continu) qui vont relier tous les modules photovoltaïques, la boîte de distribution ainsi que les onduleurs.
Quant à la boîte de jonction, c’est un appareil qui va relier les cellules solaires avec le contrôleur de charge. Il va faciliter le transport de l’énergie produite par les cellules solaires vers des lignes extérieures. Elle aura aussi pour rôle de protéger les modules photovoltaïques. Elle est composée de plusieurs fils qui vont conduire le courant électrique et d’une diode qui va assurer le bon fonctionnement de tous les composants du projet photovoltaïque professionnel.
Les systèmes de surveillance et de contrôle
Grâce au monitoring photovoltaïque, il est possible de contrôler en temps réel le fonctionnement d’une centrale solaire au sol. Au cours de son existence, la centrale peut présenter des défaillances. Cela peut générer une perte de production et faire baisser la rentabilité de toute l’installation. Pour ne pas arriver à ce stade, il est nécessaire d’installer un système de surveillance et de contrôle sur la centrale solaire. Grâce à cela, il sera possible de :
- Gérer l’efficacité énergétique et le rendement de la centrale ;
- Anticiper les divers problèmes rencontrés par la centrale ;
- Sécuriser toute l’installation solaire.
Une centrale solaire au sol convient mieux à des projets de très grandes envergures. Elle va permettre de produire de l’énergie propre et durable qui sera bénéfique pour l’environnement. En effet, l’énergie produite par le soleil est gratuite et abondante. Cette technologie va aussi permettre de réduire l’empreinte carbone et de limiter le réchauffement climatique. Toutefois, un des défis qu’elle doit relever réside dans le coût d’installation qui reste élevé.
