Comment une centrale solaire photovoltaïque transforme la lumière du soleil en électricité ?
Dans le domaine de l’énergie, on remarque de plus en plus la présence des sources d’énergie renouvelable, notamment le solaire. Les centrales solaires photovoltaïques permettent de convertir les rayonnements du soleil en électricité. Ce phénomène est possible grâce aux cellules photovoltaïques. Les prochaines lignes vont vous révéler tous les secrets de ce processus de conversion.
Nous sommes joignables au 09.52.89.77.77
Pour nous contacter par mail, veuillez remplir le formulaire
La captation de la lumière du soleil
Les centrales solaires thermodynamiques et thermiques utilisent la chaleur du soleil pour générer de l’électricité. Ce n’est pas le cas des centrales solaires photovoltaïques. Ces dernières sont composées de panneaux solaires dotées de cellules photovoltaïques qui captent le rayonnement du soleil. Ils peuvent être installés sur sol ou sur toiture. Toutefois, pour pouvoir produire de l’énergie de manière optimale, ces panneaux solaires doivent être disposés correctement.
Une bonne orientation
Afin d’effectuer une bonne captation de la lumière du soleil, les panneaux solaires doivent être orientés vers le sud. Cela va booster le rendement de la centrale. En effet, en ayant cette orientation, la centrale solaire pourra bénéficier d’une meilleure énergie solaire tout au long de la journée.
L’inclinaison parfaite
L’inclinaison des panneaux solaires joue aussi un rôle important dans la production d’énergie. En France, elle sera de 30 à 35° par rapport à l’horizontale. C’est le meilleur moyen pour que la centrale offre un rendement optimal toute l’année.
Les cellules photovoltaïques
Une bonne inclinaison et orientation ne suffisent pas pour que les panneaux solaires produisent de l’électricité propre et durable. Vous devez savoir qu’ils sont composés de cellules photovoltaïques à base de silicium. Ce dernier est un matériau semi-conducteur. Il joue un rôle crucial dans la conversion de la lumière du soleil en énergie. À noter que le silicium est la matière la plus abondante sur terre, après l’oxygène. Il existe plusieurs types de cellules photovoltaïques : monocristallins, polycristallins, amorphes. De tous ces modèles, c’est le silicium monocristallin qui offrira un meilleur rendement en Watt-crête (Wc) à la centrale solaire.
La conversion de la lumière en électricité
La conversion de la lumière en électricité se fait grâce à l’effet photovoltaïque. Ce phénomène a été découvert pour la première fois par Alexandre Edmond Becquerel, en 1839. Par définition, ce terme désigne la faculté des matériaux semi-conducteurs à convertir la lumière du soleil en énergie électrique. Les photons contenus dans la lumière du soleil sont absorbés par les cellules photovoltaïques afin de produire de l’électricité.
Concrètement, comment se fait cette conversion ?
Pour expliquer cette conversion en détail, il faut savoir que la lumière du soleil est composée de photons. Chacun de ces derniers renferme une énergie correspondant à chaque longueur d’onde du spectre solaire. Une fois que le photon touche la cellule photovoltaïque, il entre en contact avec un électron contenu dans le silicium (matériau semi-conducteur). L’électron obtient donc de l’énergie en plus et se détache de sa position initiale. Il va donc créer un trou au niveau de l’atome. Il s’agit de l’électron-trou.
La cellule photovoltaïque est composée de deux couches de matériaux semi-conducteurs. Chacune des couches sont dopées négatives et positives. Cela va créer un champ électrique permanent au niveau de la cellule.
Une fois que l’électron-trou se forme, il y a une séparation entre les charges positives et négatives. Les deux couches de silicium présentent alors une différence de potentiel. Un mouvement d’électron se crée entre les couches : c’est le courant électrique. La circulation des électrons se fait grâce à la présence des fils électriques.
Pour faire plus simple !
L’effet photovoltaïque peut être complexe. C’est un des principes de la physique parfois incompréhensible pour certaines personnes. En résumé :
- Les photons contenus dans la lumière du soleil qui brille sont captés par les cellules photovoltaïques.
- Ils entrent en contact avec les électrons contenus dans le silicium.
- Cela entraîne un mouvement des électrons et produit un courant électrique.
La collecte et le transport du courant
Le courant généré par les cellules photovoltaïques est dit « continu ». C’est le type de courant électrique présent dans les réseaux de haute tension. Il n’est pas exploitable. Pour qu’il puisse être utilisé, il doit être collecté et transporté vers des onduleurs. Ces derniers les transforment en courant alternatif utilisable dans les réseaux électriques conventionnels. Tout ce processus se fait avec l’aide de câbles et de différents dispositifs de connexion.
Les différents types d’onduleurs
L’onduleur est un composant important d’une centrale solaire. Il en existe deux catégories.
- L’onduleur centralisé permet d’effectuer un branchement en série. Il va se charger de toute la gestion des panneaux solaires qui composent la centrale photovoltaïque. Il sera installé à proximité du compteur électrique.
- Le micro-onduleur sera connecté à chaque panneau solaire. L’avantage de ce dispositif est que si un panneau solaire rencontre un dysfonctionnement, cela n’affecte pas la totalité de la centrale. Il sera complètement indépendant.
Les câbles pour le transport du courant
Pour transporter le courant, les câbles sont nécessaires. Dans une centrale solaire, ils sont faits en cuivre multibrin entamé. Grâce à cela, il y aura une meilleure connectivité entre les éléments. Ce type de câble permet d’éviter les chutes de tension qui ne doit pas dépasser les 5%. La longueur des câbles ne doit pas être ni trop courte, ni trop longue afin de ne pas créer un dysfonctionnement ou une surchauffe.
Les connecteurs
Ces dispositifs garantissent un meilleur raccordement de la centrale solaire. Ce sont des éléments importants et il est recommandé de n’utiliser que des connecteurs de qualité supérieure. Leurs rôles sont d’assurer une bonne connexion et d’éviter les pertes de tension. Ils doivent également supporter la chaleur, les rayons UV ainsi que les intempéries. Pour l’heure, les connecteurs de type MC4 sont les plus conseillés.
L’intégration au réseau électrique
Une fois que le courant alternatif est produit par la centrale solaire photovoltaïque, il peut être intégré à un réseau électrique. Pour ce faire, l’utilisation d’un transformateur est essentielle. Cela va permettre de transmettre l’électricité sans aucun risque. En effet, ce dispositif va augmenter la tension du courant afin qu’il puisse être transmis sur de longues distances avec sûreté.
Il se peut que les utilisateurs n’utilisent pas directement cette électricité propre. Dans ce cas, elle peut être placée dans des batteries de stockage pour être utilisée ultérieurement (la nuit ou pendant les jours où il y aura moins de soleil).
Les avantages environnementaux et économiques
La conversion de la lumière du soleil en énergie présente des multiples avantages tant pour l’environnement que pour l’économie.
Une planète plus respirable
Sur le plan environnemental, les centrales solaires photovoltaïques sont très bénéfiques. Elles n’émettent pas de CO2, ce qui permet de réduire l’empreinte carbone. De ce fait, l’énergie solaire est une solution très efficace pour lutter contre le changement climatique et pour contribuer activement à la transition écologique.
Cette diminution des émissions de gaz à effet de serre va permettre de réduire également les rejets de polluants dans l’air. Cela offrira une planète beaucoup plus propre et respirable pour les générations futures. Les centrales solaires aident aussi à préserver les ressources naturelles qui sont en train de se tarir actuellement.
Des retombées économiques importantes
Une centrale solaire ne fait pas seulement du bien à l’environnement, il le fait aussi au portefeuille. Ce sera l’occasion pour vous de faire baisser votre budget lié à l’énergie. En 2023, le prix de l’électricité a augmenté de 15%. Grâce à une installation photovoltaïque, vous serez à l’abri de cette hausse. De plus, non seulement, c’est une énergie propre, mais aussi gratuite et abondante.
En seulement très peu de temps, vous aurez la possibilité d’amortir votre investissement de départ. Une centrale solaire peut avoir une durée de vie de 20, 30 ou 40 ans. Pendant tout ce temps, vous aurez l’opportunité de bénéficier d’une électricité gratuite et fiable.
Le rôle des centrales solaires photovoltaïques sont importants dans une transition énergétique durable. Le fait de convertir la lumière du soleil en électricité verte serait une solution écologique et économique viable afin de répondre à nos besoins énergétiques croissants. En améliorant sans cesse la technologie solaire, nous aurons la possibilité de construire un avenir énergétique plus propre et durable pour les générations futures.
