Principe, rendement & écologie

 

Le solaire photovoltaïque est une technologie permettant la transformation du rayonnement lumineux en électricité. C’est une découverte faite par Alexandre Edmond BECQUEREL en 1839.

Les cellules photovoltaïques

(1) sont constituées d’un matériau semi-conducteur à base de silicium (très répandu puisque issu du sable).

(2) Les particules de lumière (photons) excitent les atomes de cristal de silicium.

(3) (4) Les atomes émettent un électron qui migre sous l’effet du champs électrique vers la surface de la cellule, par les lignes de contacts argentées, constituant un courant électrique. Le dessous de la cellule est chargé positivement (atome manquant d’électrons).

 

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 Il existe une technologie de modules dite ‘couche mince’ qui n’utilise pas des cellules mais des dépots de substances chimiques à base de métaux rare et/ou substances difficiles à recycler.

Cliquez ici pour plus d’infos sur les différents type de modules PV

La puissance d’un module photovoltaïque est exprimée en « Watt crêtes » (Wc).
Le Watt crête signifie la puissance maximale délivrée sous un
ensoleillement considéré comme standard de 1000 Watt par m2 (plein soleil sans nuages) à 25°C.

La production est mesurée en kWh.

Rappel : 1 kWh = 1000 Watt pendant 1 heure.
La production annuelle dépendra de la puissance (Wc) du champ photovoltaïque installé (les tuiles PV), de son inclinaison (optimale de 30 à 45°), de son orientation (optimale plein sud), de sa latitude et de l’altitude.
Pour une installation de 3 kWc, la production annuelle oscille
entre 2400 kWh dans le Nord, et 3900 kWh dans le Sud, dans les meilleurs conditions (35° d’inclinaison et plein sud).
Cela revient à dire que la production annuelle oscille donc entre 2400 et 3900 heures de fonctionnement à la puissance de 1000 W (1/3 d’un champs PV de 3kWc).

Les panneaux Photovoltaïques porte-voix
ne sont pas dangereux
et ne polluent pas !
 

Les technologies majoritaires utilisent du silicium, lequel est l’élément le plus abondant dans la croûte terrestre, principalement dans le sable et le verre et ne présente aucune toxicité. Les connexions sur cellules sont en aluminium. Le cadre des modules est en aluminium. La face avant est en verre. Au niveau chimique, un panneau c’est comme un velux.

Un consortium de fabricants de panneaux (association PVCYCLE) s’est engagé à récupérer et recycler les panneaux en fin de vie (dans 30 ans ou plus !) ou endommagés.
De nombreux points de collecte sont ouverts en Europe pour la récupération des modules cassés ou en fin de vie. Cela représente déjà plusieurs centaines de tonnes par an… mais le plus gros arrivera dans plus de 20 ans…
Il existe une technologie de panneaux encore en développement pour les centrales de grande puissance et de grande surface (en plein champ) à base de CdTe. Le Cadmium (que l’on retrouve dans les piles par exemple) est toxique. Des études montrent que sous sa forme liée au Te (CdTe), la stabilité du composé est très bonne, ce qui très certainement diminue les risques par rapport à la forme libre. La quantité de matériau, en couche très mince, est très faible et l’encapsulation dans le panneau limite la dispersion éventuelle du CdTe. Le fabriquant a mis en place une filière de traitement des panneaux endommagés. Il est néanmoins prudent de réserver cette technologie au plein champ.

Il existe d’autres technologies dites couches minces dont les plus prometteuses en rendement sont CIS et CIGS (Cuivre, Indium, Gallium, Sélénium). Le problème de ces technos n’est pas tant la recyclabilité que la rareté de ces substances sur la planète.

En général, les doutes sur l’aspect polluant des panneaux proviennent d’informations mal assimilées sur les cellules à l’AsGa (Arséniure de Gallium). Celles ci contiennent de l’Arsenic dont les propriétés toxiques sont connues. Cette technologie donne de très bons rendements au m², mais elle est extrêmement chère, et de ce fait elle est réservée presque exclusivement à l’alimentation en énergie des satellites. Vous ne les retrouverez pas sur vos toitures.

11 idées reçues sur les renouvelables!
Et les réponses argumentées et chiffrées

 

accueil3new Rendement des cellules

Le rendement d’une cellule correspond à une partie de l’énergie lumineuse transformée en électricité. Pour un ensoleillement standard de 1000 W/m2 à 25°C, le rendement peut varier entre 6 et 18 % selon la technologie utilisée (Polycristallins, Monocrystallin ou Couche mince/Amorphe).
Exemple : un panneau avec un rendement de 16% signifie que le panneau fournit 160 Wc/m2.

Différences entres Mono et Poly ? ici

Le rendement d’une cellule ou d’un panneau (constitué de cellules) est une propriété intrinsèque de la cellule, liée à sa technologie.
Il peut varier selon la nature de la lumière (longueur d’onde et ensoleillement).

Les installations photovoltaïques ne nécessitent pratiquement pas d’entretien et la durée de vie des panneaux est supérieure à 30 ans. Bien sur, cela dépend fortement de la qualité du matériel installé !

Durée de vie

Voici un témoignage suisse de propriétaires de modules PV depuis plus de 20 ans : ici

Les durées de vie sont supérieures à 30 ans et tous les fabricants donnent 2 garanties à 10 ans et à 25 ans. SolarWatt garantit même à 30 ans ses panneaux en technologie bi-verre ! Les garanties types que vous retrouverez sur toutes les fiches techniques des fabricants :

10 ans : garantie d’au moins 90% de puissance

25 ans : garantie d’au moins 80% de puissance

Des mesures ont été faites sur des installations veilles de 25 ans :

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Bilan énergétique d’un panneau

Le panneau photovoltaïque produit beaucoup plus d’énergie qu’il n’en faut pour le fabriquer et le transporter.
Aujourd’hui, l’énergie « grise » totale pour fabriquer du panneau en technologie cristalline (de silicium) est estimée à 3000 kWh / kWc fabriqué.

Dans les conditions d’ensoleillement de notre région (environ 1050 kWh produits par kWc), il faut moins de 3 ans pour restituer l’énergie grise (bien sur un peu plus à Lille et un peu moins à Nice). Les panneaux ont une durée de vie d’au moins 30 ans. Un panneau restitue donc entre 8 & 10 fois l’énergie nécessaire à sa fabrication. Ce lien confirme aussi le temps de retour sur l’énergie de fabrication.

Donc, indubitablement, l’énergie photovoltaïque répond très efficacement à la problématique de la fin des énergies fossiles.

 

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