Quels sont les principaux composants d’une installation solaire photovoltaïque

Bien souvent, quand on pense à une installation solaire la première chose qui vient à l’esprit sont les panneaux solaires. Pour beaucoup de personnes les panneaux solaires sont tout ce dont on a besoin pour pouvoir jouir de l’énergie solaire. Rien n’est moins vrai. Plusieurs autres équipements doivent venir compléter les panneaux solaires. Il s’agit entre autres : de l’onduleur, des batteries, du régulateur, des câbles, des connecteurs, le kit de fixation, les coffrets de protection. Selon le type de votre installation, certains de équipements peuvent être nécessaires ou non.

Les panneaux solaires, pour capter l’énergie solaire

Les panneaux solaires sont le visage de l’énergie solaire. En vous promenant dans les rues de votre ville, vous pouvez rapidement détecter les foyers qui ont installé un système photovoltaïque par la présence des panneaux solaires sur leurs toits. La plupart des mortels en est arrivé à résumer une installation solaire à ces derniers.

Cet honneur n’est pas volé car les panneaux solaires jouent un rôle crucial dans ce système. En effet ce sont eux qui captent le rayonnement solaire pour le transformer (via un processus relativement complexe) en courant électrique. Ils sont donc très importants et doivent être choisis avec soin.

Plusieurs types de panneaux solaires

Il existe plusieurs types de panneaux solaires parmi lesquels on peut citer les panneaux polycristallins, monocristallins et aérovoltaïques.

Les panneaux solaires monocristallins : ce modèle est ainsi appelé parce que ces cellules sont composées d’un seul cristal de silicium. Ils sont réputés avoir un meilleur rendement et être plus esthétiques. Mais leur prix est plus élevé et sont plus impactés par les fortes chaleurs. Ils sont reconnaissables à leur couleur plus sombre, tirant vers le noir foncé.

Les panneaux solaires polycristallins : ce modèle est ainsi appelé parce que ces cellules sont composées de plusieurs cristaux de silicium, ce qui leur confère un rendu moins homogène et une couleur bleu clair. Moins esthétiques et avec des rendements inférieurs, ils ont cependant la qualité de mieux supporter les températures extrêmes et surtout de couter moins cher à l’achat.

Les panneaux solaires aérovoltaïques : aussi appelés panneaux solaires hybrides, ils peuvent être utilisés à la fois pour produire de l’électricité et de l’eau chaude. Ce système de fonctionnement permet d’améliorer leur rendement et de de réduire les coûts d’installation.

Des prix de plus en plus abordables

Le prix des panneaux solaires n’a cessé de baisser ces dernières années. Aujourd’hui on se trouve en moyenne autour de 270 FCA le watt crête.

Ainsi il faudra compter :

• 26 500 FCFA pour un panneau de 100 Watt crête ;
• 50 000 FCFA pour un panneau de 200 Watt crête ;
• 65 000 FCFA pour un panneau de 250 Watt crête ;
• 80 000FCFA pour un panneau de 350 Watt crête ;
• 130 000 FCFA pour un panneau de 500 Watt crête.

 

L’onduleur solaire, pour pouvoir utiliser l’électricité produite par les panneaux

Les panneaux solaires produisent du courant continu (ou direct current (DC) en anglais). Si ce courant peut être utilisé par certains équipements comme une pompe solaire, une clim solaire, ou certains équipements (très cher) spécifiquement conçu pour, la majeure partie des équipements domestiques (télévisions, lampes, congélateurs, ventilateurs, etc.) ne peuvent pas utiliser du courant continu. Ils utilisent du courant alternatif. Donc le courant continu produite par les panneaux solaires doit nécessairement être transformée en courant alternatif. C’est l’onduleur solaire qui doit s’en charger.

L’onduleur est donc un élément crucial dans toute installation solaire domestique. C’est en quelque sorte le chef d’orchestre de l’installation. Il est constamment en fonctionnement, calculant la production d’énergie entrante, la consommation actuelle, les sources de consommations (panneau, batteries, générateur, ou réseau) à privilégier, etc. Vous devez accorder un grand soin à son choix. S’il est en défaut, tout s’arrête.

Plusieurs types d’onduleurs

Ongrid, offgrid, hybrid, micro, central ; l’onduleur solaire existe sous plusieurs formes :

• L’onduleur ongrid: aussi appelé onduleur réseau, cet onduleur peut être raccordé au réseau d’électricité national (la SENELEC). Ainsi, si la production des panneaux est inexistante (le soir) ou n’est pas suffisante (ciel couvert), l’onduleur puise le l’électricité à partir du réseau. Dans les pays qui le permettent, le surplus d’énergie produit en journée peut être injecté (contre rémunération) dans le réseau.
• L’onduleur offgrid: aussi appelé onduleur hors réseau, cet onduleur ne peut pas être raccordé au réseau. Ainsi, il permettra une consommation pendant les heures de production des panneaux, et à concurrence de l’énergie récupérable des batteries.
• L’onduleur hybride: cet onduleur est ainsi appelé par qu’il peut puiser de l’électricité à parti de plusieurs sources : les panneaux, les batteries, un générateur (groupe électrogène, parc éolien, etc.), le réseau de la SENELEC.
• L’onduleur central: installé dans un endroit dédié, à distance des panneaux solaires, cet onduleur est conçu pour contrôler l’ensemble du champ photovoltaïque. Il en faut un seul (ou plusieurs montés en série pour atteindre la puissance souhaitée) par installation. Son principal avantage se trouve au niveau de son coût plus abordable (que les micro-onduleurs). Au niveau de ses inconvénients on peut citer le fait que s’il tombe en panne, toute l’installation s’arrête ou que si un panneau est en sous performance (à cause d’un problème d’ombrage par exemple) , le rendement de toute l’installation est impacté.
• Le micro-onduleur : installé à l’arrière du panneau solaire qu’il contrôle, le micro-onduleur gère un seul panneau. Il est moins puissant qu’on onduleur central, mais il coûte aussi beaucoup moins cher. Par ailleurs, il permet aux différents panneaux d’être en totale indépendance, ainsi si un panneau est défaillant ou sous performant, l’impact sera limité vu que les autres panneaux continueront à fonctionner normalement.

Les batteries solaires pour plus d’autonomie

Dans une installation solaire, l’énergie est produite par les panneaux et consommée par les équipements domestiques. Souvent il y a un décalage entre les moments de production (la journée) et les moments de consommation (allumage des lumières le soir). Pour combler ce trou, il est nécessaire d’inclure des batteries dans son installation. Ainsi, l’énergie produite et non consommée en journée sera stockée dans les batteries et consommée en soirée, ou quand le système est en sous performance.

Plusieurs types de batteries solaires : les batteries peuvent être conçu à partir de plusieurs types de matériaux. Les plus courant sont le plomb, le gel, et le lithium

Plusieurs tensions : les batteries les plus courantes ont des tensions de 12 volts, mais il est aussi possible d’en trouver en 24 volts et en 48 volts.

Plusieurs niveaux de charge : le niveau de charge électrique des batteries s’exprime en ampère heure (ah). La charge peut aller de moins de 50 ah à plus de 500 ah. Mais les charges les plus courantes sont 100 ah et 200 ah.

Plusieurs capacités : la capacité des batteries s’exprime en watt heure (wh). Cela exprime la durée pendant laquelle une batterie pourra faire fonctionner un équipement électrique d’une puissance (watt) donnée. Pour l’obtenir, il suffit de multiplier le niveau de charge par la tension. Par exemple, une batterie 200 ah à 12v, aura une capacité de 2400 (12*200) wh et pourra faire fonctionner une télé de 100 w pendant 24 (2400/100) heures.

Votre installation doit-elle comporter des batteries ?

Les batteries solaires coûtent très cher. Intégrer des batteries dans une installation va quasi automatiquement doubler son prix. En outre, de tous les équipements solaires, les batteries sont ceux qui ont la durée de vie la plus courte. Il faut compter environ 6 à 8 ans pour les batteries gel, contre 30 ans pour les panneaux et 15 ans pour les onduleurs.

Souvent nous recommandons à nos clients d’opter pour systèmes hybrides qui vont comporter un minium de batteries (voire aucun) et le soir basculer sur le réseau de la SENELEC.

Le régulateur solaire pour optimiser la batterie

Placé entre les panneaux solaires et le parc de batteries, le régulateur solaire optimise le fonctionnement de ce dernier en gérant les charges et les décharges. Il va par exemple éviter que les batteries soient déchargées en deçà d’un certain taux prédéfini, par exemple 80% pour les batteries gel. Une fois ce taux atteint la batterie est mise hors service. L’objectif est de préserver la durée de vie de la batterie et aussi son rendement.

Plusieurs types de régulateurs

Il existe plusieurs types de régulateurs solaires, les plus courants étant les régulateurs PWM et les régulateurs MPPT ;

• Le régulateur PWM: PWM est l’acronyme de Pulse Width Modulation qui se traduit par Modulation de Largeur d’Impulsion. Il fonctionne très simplement, par ouverture et fermeture, selon l’état de charge de la batterie. En dessous du seuil de décharge fixé (par exemple 80%) il reste ouvert pour permettre le chargement de la batterie. Quand le niveau de charge maximal est atteint, il se ferme et se réouvre à intervalle régulier pour maintenir la batterie chargée.
• Le régulateur MPPT: MPPT équivaut à Maximum Power Point Tracker soit en français tracker de point de puissance maximale. Comme c’est sous-entendu ce régulateur optimise l’extraction du courant produit. En effet les différences d’ampérages et de tensions entre les panneaux et les batteries peuvent causer une importante perte de courant, jusqu’à 30% de toute l’énergie produite. Le régulateur MPPT analyse la production du champs photovoltaïque et défini la tension optimale du courant qui sera envoyé vers la batterie. C’est ainsi que ce type de régulateur permet à une installation de produire jusqu’à 20% d’électricité de plus qu’une installation dotée d’un régulateur PWM.