Le solaire vous intéresse, mais vous êtes « amorphe » quand on vous parle de panneaux, d’onduleurs, de cellules polycristallines et monocristallines ? Pas de panique, on vous explique – aussi simplement que possible – de quoi il retourne. On vous propose même des exemples de calculs de rendement.
Le photovoltaïque et les panneaux solaires, on vous en a déjà parlé sur Next (INpact), que ce soit pour des installations de grande envergure, le rendement, la route solaire, la rentabilité et les kits à installer soi-même. On vous l’a déjà annoncé à plusieurs reprises, ce sujet va prendre de l’importance au fil des semaines et des mois.
- Kit solaire d'autoconsommation : que faut-il savoir avant d'en installer un soi-même ?
- Beem, eKwateur, Sunethic, Sunology : notre comparatif de kits solaires pour l’autoconsommation, à partir de 600 euros
- Monter son propre kit photovoltaïque : choisir ses panneaux solaires et son micro-onduleur
Version courte : du Soleil et paf de l’électricité
Avec un peu de retard par rapport à nos habitudes, on vous propose aujourd’hui une explication technique et accessible du principe de fonctionnement des panneaux photovoltaïques (PV). « C’est facile », nous dirait Captain Obvious : « ils permettent de transformer le rayonnement solaire en électricité ». Fin de la partie ? Pour la réponse basique, oui. Maintenant, il est temps de mettre un peu plus les mains dans le cambouis.
On commence déjà par une précision sur les termes employés. On parle parfois de panneaux solaires pour désigner les panneaux photovoltaïques. Sans être fausse, cette dénomination est moins précise, car on trouve deux grandes familles dans les panneaux solaires : le photovoltaïque (le rayonnement solaire est transformé en électricité) et le solaire thermique (le rayonnement est transformé en chaleur et transféré à l’aide d’un fluide caloporteur).
Et maintenant, place à la version longue
Un peu d’histoire déjà sur le terme « photovoltaïque » : il s’agit d’un assemblage de « photos » en grec ancien (qui veut dire lumière, clarté) et du nom de famille d’Allessandro Volta, l’inventeur de la pile électrique en 1800. Il a aussi donné son nom à l’unité de mesure de la tension électrique, le volt.
« L’effet photovoltaïque, découvert en 1839 par le Français Edmond Becquerel, désigne la capacité que possèdent certains matériaux, notamment les semi-conducteurs, à convertir directement les différentes composantes de la lumière du soleil (et non sa chaleur) en électricité », explique Photovoltaique.info, édité par l’association Hespul, avec le soutien de l’ADEME.
Peut-être avez-vous déjà entendu parler « d’effets photoélectriques » ? C’est la présentation générale d’un phénomène physique : « l’émission d’électrons par une surface (souvent métallique) lorsque celle-ci est frappée par des rayons lumineux, composés de photons », explique EDF. L’effet photovoltaïque est un exemple des effets photoélectriques, exactement comme les panneaux photovoltaïques sont un type de panneaux solaires.
C’est bien beau tous ces « effets », mais l’électricité vient d’où ?
Pour répondre à cette question, il faut introduire la notion de cellule : « Dans la plupart des cas, celle-ci est composée de deux fines couches : l’une de silicium en surface, l’autre de bore, deux matériaux rares ». D’autres matériaux sont en cours de développement, mais c’est une autre histoire sur laquelle nous reviendrons bientôt.
Les photons de la lumière viennent frapper la première couche et, lorsque l’énergie est suffisante, un électron (charge négative) s’arrache du silicium en surface. Cela « crée un trou dans le matériau (charge positive). C’est cette fraction qui crée le courant électrique, grâce au mouvement entre les deux charges », détaille EDF.
En théorie, chaque photon frappant la surface d’une cellule pourrait permettre de produire de l’électricité en retour. En pratique néanmoins, on est très loin de cette situation parfaite. C’est en effet là qu’intervient la notion de rendement, c’est-à-dire la quantité d’énergie produite par rapport aux photons reçus. Il est généralement aux alentours de 20 % sur les panneaux actuels, mais peut varier de ± 5/10 % suivant les technologies.
La température, l’inclinaison des panneaux, l’orientation et la technologie des cellules sont autant d’éléments qui peuvent influencer sur le rendement, sans parler de l'emplacement géographique. Et cela pourrait être surprenant de prime abord, mais « à partir d’une température trop élevée (> 25 °C), le rendement d'une installation photovoltaïque est en baisse ». Quand on vous dit que ce sont les rayons du Soleil qui importent, non la chaleur !
Amorphe, polycristallin et monocristallin : késako ?
Pour les cellules, on retrouve actuellement trois technologies de silicium : amorphe, polycristallin et monocristallin.
Amorphe. Cette technologie permet de réaliser des panneaux solaires fins, légers et pliables. Ils « sont composés de silicium amorphe [non cristallisée, ndlr] et représentent environ 10 % du marché. Comparé aux panneaux à cellules cristallines, le panneau silicium amorphe est 100 à 150 fois plus fin. Il se distingue aussi par sa souplesse, sa légèreté et son aspect pliable. D’ailleurs, il est régulièrement vendu sous forme de rouleaux à découper ».
Plusieurs avantages, selon EDF. Tout d’abord, c’est le panneau le moins coûteux à fabriquer. De plus, « il n’utilise que 1 % de la quantité de silicium nécessaire à un panneau solaire "classique" » et « le silicium ne subit aucun processus de purification ». Cette technologie est ainsi « peu énergivore et elle est respectueuse de l’environnement ».
Un panneau solaire amorphe a « aussi l'avantage de produire de l’énergie par temps nuageux et même grâce à une lumière artificielle ». Dans les points négatifs : le très faible rendement par rapport aux cellules cristallines et une durée de vie limitée : « environ 10 ans… et au fil des années, il perd en efficacité ».
Polycristallin et monocristallin. Les panneaux solaires polycristallins sont « fabriqués à partir de nombreux cristaux de silicium aux tailles diverses et variées », alors que les monocristallins sont conçus « avec un seul cristal de silicium ». Une petite différence pour de grandes conséquences.
La première est esthétique : la couleur des polycristallins « n’est pas homogène et se rapproche du bleu foncé », tandis que les monocristallins sont d’un noir profond. De plus, les polycristallins ont un rendement inférieur aux monocristallins. On est généralement entre 13 et 18 % pour les premiers, contre 16 à 25 % pour les second.
Dernière différence et pas des moindres : « Puisque le panneau solaire polycristallin utilise peu de silicium pur, sa fabrication est moins énergivore et moins complexe que pour un panneau solaire monocristallin. Ce processus de fabrication, plus économique et écologique, se répercute sur le prix ».
Maintenant que l’on a vu le fonctionnement des cellules, la suite est simple : on assemble les cellules par paquets pour former un panneau photovoltaïque de dimensions variables suivant les constructeurs et les besoins. Il faut ensuite relier le panneau à un (micro)onduleur qui se charge de convertir le courant continu récupéré des cellules pour sortir du 230 volts en alternatif, avec une puissance plus ou moins importante selon la production. Nous avons déjà expliqué comment cela fonctionnait dans une précédente actualité.
Rendement et empreinte environnementale
Pour résumer : les panneaux amorphes sont les moins chers et ceux dont la fabrication est la plus écologique, mais ils ont le plus faible rendement. Viennent ensuite les polycristallins et enfin les monocristallins qui ont le meilleur rendement, mais qui sont aussi les plus chers et ceux avec la plus grosse empreinte environnementale. Les monocristallins sont les plus répandus.
Selon SolairePV, « l'efficacité des modules a augmenté d'environ 0,5 % par an au cours des dernières années grâce à une évolution de la technologie des cellules ». Le site ajoute que, en 2023, « les meilleurs modules commerciaux ont des rendements supérieurs à 22 %. Les cellules solaires records ont atteint une efficacité de 26,8 % ». Précision utile, SolairePV désigne à la fois un site et des guides, édités avec le soutien du CNRS, du Centre de Nanosciences de de Nanotechnologies (C2N), de l’Institut Photovoltaïque d’Ile-de-France (IPVF) et de la Fédération de Recherche Photovoltaïque (FedPV).
En France, selon cette étude, un « module en silicium monocristallin fournit l'énergie qui a été nécessaire pour sa fabrication et son cycle de vie en un an ». Il est également précisé que ce temps de « retour énergétique » a été divisé par deux entre 2015 et 2020.
On y apprend par ailleurs qu’une « installation PV sur toiture à base de panneaux en silicium monocristallin émet en moyenne 32 gCO₂eq/kWh ». Comme c’est le cas avec les terminaux (smartphones, tablettes…), les émissions ont majoritairement lieu lors de la fabrication des panneaux (71 %).
SolairePV précise que le silicium des cellules solaires est très abondant, « mais seuls certains filons de quartz très pur sont actuellement exploités pour la production de silicium de grade solaire. La quantité utilisée dans les panneaux PV a néanmoins diminué de 16 à 2,5 g/W entre 2004 et 2022 ».
Certains métaux utilisés pour la fabrication des modules en silicium « ne sont disponibles qu’en quantité limitée (argent, indium), ce qui obligera l’industrie à adapter ses technologies, par exemple en remplaçant l’argent par le cuivre ».
Sortez la calculatrice !
Mettons un peu cela en perspective avec des chiffres. Dans l’espace, juste au-dessus de l’atmosphère terrestre, l’irradiation moyenne est d’environ 1 370 watts/m² (cela peut varier un peu suivant les estimations). Voilà pour ce que nous envoie le Soleil. Mais ce que l’on récupère sur Terre, dans les cellules et enfin sur les prises de courants est bien inférieur.
Premier point, l’albédo terrestre : « la quantité de lumière solaire incidente réfléchie par une surface », précise le CNRS. Selon Eduscol (et d’autres sources concordantes), « l’albédo terrestre est voisin de 30 % (dont 4 % seulement sont imputables aux réflexions à la surface terrestre) : 70 % de la puissance solaire incidente est absorbée par l’atmosphère et la Terre, le reste repart vers l’espace ».
Un rapide calcul nous amène donc à 959 watts/m² sur Terre, dans des conditions idéales : de jour (merci Sherlock), en été, sans nuage et à midi. Pas très vendeuse, cette valeur est souvent arrondie à 1 000 watts/m². Voilà pour le maximum d’énergie qui peut arriver sur un panneau solaire.
Avec un rendement de 20 % (la moyenne actuelle des panneaux), on tombe à 200 watts/m²… mais cela ne veut pas dire grand-chose dans la pratique. En effet, on n’est pas toujours à midi, en plein été et sans nuages.
SolairePV explique que, « sur un an, les conditions climatiques (et la nuit !) font qu’une surface reçoit moins d’énergie que si elle était tout le temps en plein soleil ». On parle de facteur de charge, qui est d’environ 15 %. De 200 watts/m² on tombe à 30 watts/an/m² (en moyenne sur un an donc). Les 1 000 watts/m² sont bien loin.
Maintenant qu’on a une moyenne sur l’année, passons à la seconde étape : on multiplie par le nombre d’heures (8 760 heures sur une année) le résultat obtenu afin d’avoir des… Wh/an/m², facile non ? (Notez le h à côté du W pour parler de Wh et pas de W). On vous épargne le calcul, mais on tombe sur 262 800 Wh/an/m², soit 263 kWh/an/m² environ.
Voici le rendement moyen que l’on peut espérer. Il dépend bien sûr de nombreux facteurs, dont l’emplacement et l’orientation de votre installation. On ajoute entre parenthèses les revenus moyens en prenant comme base un kWh à 22,7 centimes d’euro (tarif bleu EDF) :
- Panneaux avec 10 % de rendement : 132 kWh/an/m² (29,9 euros par an et par m²)
- Panneaux avec 15 % de rendement : 197 kWh/an/m² (44,7 euros par an et par m²)
- Panneaux avec 20 % de rendement : 263 kWh/an/m² (59,7 euros par an et par m²)
- Panneaux avec 25 % de rendement : 329 kWh/an/m² (74,6 euros par an et par m²)
- Panneaux avec 30 % de rendement : 395 kWh/an/m² (89,6 euros par an et par m²)
Si vous avez 4 m² de panneaux photovoltaïque avec un rendement de 20 %, la production annuelle moyenne sera donc de 1 000 kWh environ, soit 1 MWh. La même superficie, mais avec 15 % de rendement, on descend à 788 kWh, contre 1 316 kWh avec 25 % de rendement.
Afin de connaitre un peu plus précisément l’« irradiation anuelle » en fonction de sa ville, vous pouvez vous rendre sur le site l’Institut National de l'Énergie Solaire. À Lille – avec une inclinaison et orientation « parfaites » –, on est à 1 337 kWh/m², contre 1 687 kWh/m² à La Rochelle et 1 982 kWh/m² à Toulon, soit presque 50 % de plus qu’à Lille.
Avec des panneaux dont le rendement est de 20 %, cela nous donne respectivement 267, 337 et 396 kWh/m² sur l’année. C’est du théorique, dans la pratique c’est bien souvent inférieur compte tenu des facteurs que nous avons déjà expliqués.
On parle ici de rendement sur les panneaux, il faut ensuite prendre en compte le rendement du (micro)onduleur. Celui-ci est généralement très important, bien au-delà de 95 %.
Enfin, si vous vous posez la question de la place du solaire dans le mix énergétique français, voici la réponse : « En 2022, le solaire photovoltaïque a fourni 18,6 TWh, soit 4,1 % de l’énergie électrique consommée », en hausse de 1,1 point en un an. En dix ans, la production a été multipliée par quatre.
Commentaires (67)
#1
Pourquoi n’es-ce pas le cas en pratique ? Pour que l’électron soit arraché de l’atome de silicium, il faut que le photon ait une énergie suffisante.
L’énergie de première ionisation du silicium est de 8,15 eV. De son côté la lumière visible a une longueur d’onde comprise entre 400 nm (violet) et 800 nm (rouge). L’énergie correspond à 400 nm est d’environ 3,1 eV et à 800 nm d’environ 1,6 eV. Les photons visibles n’ont donc pas une énergie suffisante pour arracher un électron à l’atome de silicium. Il n’y a que les photons dans l’ultraviolet qui en ont assez. Mais pas sûr que l’atmosphère laisse passer assez de photons ultraviolets avec une énergie suffisante pour retrouver ces 20% de rendement.
Donc il doit manquer quelque chose dans le raisonnement.
#1.1
On n’a pas besoin d’atteindre la première ionisation (qui est l’énergie nécessaire pour “détacher” un électron d’un atome en solo). Dans un cristal, l’énergie nécessaire correspond à ce qu’on appelle le gap (1.12 eV pour le Si). Si les photons ont une énergie supérieure (longueur d’onde inférieure à 1100 nm), alors ils sont absorbés et produisent un électron sur la bande de conduction et une lacune d’électron (ie, trou) dans la bande de valence. Au premier ordre, si on récupère cette charge, ce sera sous une “tension” de l’ordre de 1.12 V. C’est avec un modèle de ce type qu’on trouve qu’avec un seul matériau de gap donné, on ne peut pas dépasser 29% de rendement dans des conditions optimales.
#1.2
Je pense qu’on s’en fout un peu du raisonnement au niveau de chaque électron, surtout que ça reste une interprétation d’autres phénomènes, ce qui compte, c’est la mesure physique de la production annuelle d’un m² de silicium de panneau en sortie d’onduleur, car j’ai remarqué que l’onduleur écrête quand ça produit beaucoup, certes, il faudrait le dimensionner pour les pointes, mais alors le rendement serait peut-etre plus faible pour un éclairage moyen.
Chez moi, je suis à peu près à 3,2 MWh annuels pour une petite quinzaine de m² (8 panneaux de 375 kW crète).
Certes les chercheurs et les développeurs vont voir plus profond pour améliorer le binz, c’est leur métier, mais le rapport production / prix de revient est encore positif, pas sûr qu’il le soit toujours avec des produits plus sophistiqués.
Aujourd’hui l’axe à travailler en priorité n’est pas le rendement tant qu’on ne sait pas stocker efficacement, sinon, le rendement est en pure perte, l’axe est précisément le stockage.
#2
Cet article soulève toute la problématique du rendement, surtout si on désire se lancer dans de l’autoconsommation sans stockage. La revente à EDF est devenue trop peu rentable et les batteries sont chères aussi, plombant le retour sur investissement.
A l’heure actuelle il me parait rentable de couvrir la talon de consommation de son logement par un système simple et peu cher. L’avantage étant que ce système est évolutif dans le temps. Il faut aller au moins cher (quitte à prendre des panneaux d’occase) et ne pas vouloir une puissance démesurée.
Pour ceux qui veulent expérimenter l’effet photovoltaïque, prenez simplement une LED branchée à un multimètre en position voltmètre, et placez la LED au soleil. Elle ne génère évidemment aucune puissance, mais à vide elle aura une tension à ses bornes.
#2.1
Pour la question du talon et de la revente, j’en parlais il y a quelques mois (voir les liens au début de l’article) avec des kits prémontés et des systèmes à créer soi-même.
C’est prévu de faire un peu ce que ca donne le V2L, mais on sort du cadre solaire ^^
A vu de nez je dirais que la puissance n’est pas du tout suffisante. Si on prend même un panneau de 400 Wc (va déjà l’installer sur le toi ^^) et admettons qu’on arrive à 400 watts, cela donnerait 1,7 A sur 230 V, c’est pas gagné pour recharger la voiture d’autant que je suis sur des hypothèses très optimistes pour le panneau sur la voiture… Une charge lente c’est déjà en 10 A (2 300 Watts)
#2.2
#2.3
A noter, le coût des panneaux a énormément chuté, l’équation est quand même de plus en plus favorable.
D’ailleurs, la majorité de l’énergie consommée l’est sous forme de chauffage à l’échelle d’un foyer, et les panneaux duals sont une option à considérer, car ils permettent de mieux couvrir l’usage réel à surface équivalente, le rendement de la partie thermique étant largement supérieur au photovoltaïque.
L’équation économique est moins favorable, ça nécessite d’avoir déjà un chauffage central, et il faut aussi tenir compte des échangeurs et tout.
Mais ça décarbone un max, surtout si vous effacez du fossile.
#2.4
Pour le chauffage actuellement en central bois + PAC pour la relève, le bois étant gratuit c’est économique.
En revanche pour le cumulus c’est intéressant mais ça oblige soit à en acheter un thermodynamique (cher) soit à ajouter un échangeur dans celui existant (compliqué mais faisable).
Pour la surface de toit y’a de quoi faire, ainsi que du terrain pour les mettre donc pas trop un souci d’avoir du thermique et du photovoltaïque séparés.
#3
Est que vous pourriez creuser sur le fait d’utiliser sa voiture électrique comme batterie?
#3.1
Ta voiture est une pile sur roues. quand tu rentres chez toi, tu la branches sur le chargeur qui va réinjecter ce courant dans les prises. C’est l’idée du “smart grid” un concept qui en résumé est la consommation locale et intelligente des ressources d’énergie.
Quand la consommation globale (ex. ; durant la nuit) est basse ta voiture pourra être rechargée.
Le bore et le silicium sont-ils si rares ? L’oxyde de silicium est souvent de l’ordre de la moitié dans les sables. C’est plus commun que le bore, mais est-ce rare ?
#4
La bonne question…
1-La voiture est-elle à la maison quand il y a du soleil?
2-Quel rendement de chargement est possible pour la voiture à faible puissance (parce que produire 7kWh instantané depuis le solaire, c’est pas facile)
La voiture comme batterie solaire, c’est pas évident pour toute une partie de la population (horaires) et du territoire (rendement).
Si la maison consomme 400W “à vide”, une installation de 400 à 800W sera plus facile à rentabiliser. Mettre un peu plus de puissance crète permet de couvrir un plus long moment dans la journée.
#5
J’ai déjà vu cette remarque sur les forum d’énergie solaire… Mais je reste tenté de prendre plus de puissance pour faire tourner des machines durant la journée. Effet psychologique certainement car effectivement, la rentabilité sera plus dure/longue à atteindre
#6
Faites ce que je dis, pas ce que je fais - mon installation est une 3kWh avec batterie :) Mais elle ne sera jamais rentabilisée, sauf si l’état débloque le prix de l’électricité.
#6.1
La durée de vie des panneaux c’est plus de 20 ans (25 ans à 86% si j’en crois EDF)
Le soucis c’est l’onduleur et la batterie qui ont une durée de vie plus faible (10 ans ?), mais il faut aussi voir si ce sont des durées de vies “fixes” ou juste une garantie.
Donc dans l’idée une installation devrait quand même être rentable à terme (couter moins que ça rapporte), par contre il est peu probable que ce soit rentable comme un investissement à 10%.
#6.2
J’ai installé moi même 6kwc (mais avec batterie), et je suis à 76% d’autoconsommation depuis janvier.
Le tout est rentabilisé sur 13 ans, mais sans batterie, le rendement aurait été atteint beaucoup plus vite. Lorsque j’avais 3.6 Kw, le rendement était atteint sur 16 ans.
Après, on charge aussi la batterie de la voiture électrique la journée (pendant 6 mois), vu nous nous sommes débrouillés pour travailler partiellement en télétravail. Bien sûr, une grosse batterie électrique ne sera pas écologique. 20-30Kw de batterie pour une voiture, c’est bien. Et pour les vacances, il reste la location ou autres solutions connues.
Le surplus, je le donne à Urban Solar Energy qui me le redonne plus tard quand j’en ai besoin (concept de la batterie virtuelle). Ca porte le Kwh redonné à 5 centimes environ au lieu de 22 centimes (car il faut payer le transport tout de même). Mais vu que l’abonnement est plus cher, ça rapporte un peu au final, mais pas beaucoup, sauf si on injecte beaucoup. Je n’ai pas le droit de vendre à prix subventionné à EDF vu que ce n’est pas un pro qui a fait l’installation, mais moi même.
Quant à la durée des panneaux solaires, les miens sont garantis à plus 80% de capacité au bout de 25 ans. Certains sont garantis jusqu’à 30 ans. Certains micro-onduleurs sont garantie 20 ans, et même certains onduleurs centraux peuvent être garantis 20 ans, même s’il sont réputés plus fragiles que les micro-onduleurs. Mes batteries sont garanties à 6000 cycles. Théoriquement, elle attendront leur seuil de rendement (pas de beaucoup). Pour les onduleurs et les batteries, je serait étonné que ça dépasse 20 ans. Pour les panneaux, d’après ce que j’ai lu, ça ne m’étonnerais pas du tout qu’ils durent 40 ans.
#7
Ce sera peut-être expliqué dans un autre dossier mais pour les véhicules électriques, il est pas envisageable de placer des panneaux solaires sur le toit / le capot avant pour participer à la recharge de la voiture (surtout sur la route, en cas d’embouteillage par exemple) ou la puissance fournie est à peine suffisante pour alimenter le tableau de bord ?
#7.1
Il y a eu des expérience la dessus, mais globalement, c’est pas vraiment une bonne idée. Ça apporte beaucoup de problèmes (poids, encombrement, solidité, …) pour un gain d’autonomie très faible.
#8
C’est exactement ce qu’il faut faire, j’ai 4 panneaux de 425 W sur un traker solaire fait maison qui couvre du Nord Est au Nord Ouest ( 260°) je suis dans le SUD donc par une belle journée d’été je démarre avec environ 1000w à 6 heures je plafonne à 1550w vers 12 heures du soleil pour finir vers 20h30 a 1000w et en plus mes panneaux ne chauffent pas. Vérifié sur les releves du Linky je gomme parfois sur 14 Heures toute consommation de fond.
les panneaux et l’onduleur m’ont coutés moins de 1000€ et le traker moins de 500€.
j’espère qu’il y aura de belles journées ensoleillées cet hiver car j’ai toujours mon abo EJP et EDF vient de passer le kw de pointe à 1,54€ …….
#8.1
Je suis en train de réfléchir à un tel système, mais étant en triphasé ça complique un peu le truc. Je pense néanmoins partir sur 3 panneaux 400Wc avec un micro-onduleur tri. Je pourrai par la suite en ajouter 3 autres. Il faut prendre en compte dans l’équation le coffret de protection AC et le relais de découplage.
#9
Autre détail important, j’ai pris des panneaux faisant moins de 1.70 de hauteur donc montés sur mon traker ils ne dépassent jamais 1.80m ce qui implique qu’il n’y a aucune demande à faire à la mairie et comme je suis en dessous de 2kw je n’ai rien à déclarer à Enedis
#10
Un tracker 4 panneaux à 500€ ???
La voiture consomme en gros 10kWh/100km. Avec 2 panneaux 400Wc tu serais à 0,8kWh, donc avec un rendement de 100% tu pourrait rouler 10km après avoir chargé 1h.
Mais:
Ca a été tenté (en Australie) et c’est pas un rendement génial.
Par contre, la carport avec chargeur intégré et 4⁄8 panneaux ça peut être sympa.
#11
Le bore est utilisé en très petites quantités pour doper le silicium. En terme de quantités, c’est des ordres de grandeur complétement différents (quelques dizaines d’atomes de bore par milliards d’atomes de silicium).
Le silicium en tant qu’élément n’est pas rare sur Terre, c’est même le 2ème élément le plus abondant de la croute terrestre. Mais pour obtenir un silicium pur à 99,9999999% (ce que requiert la filière photovoltaïque aujourd’hui) à un prix raisonnable, il faut partir de certaines mines de quartz avec peu d’impuretés qui sont difficiles à retirer ensuite. On n’a pas de telle mine en Europe actuellement, mais par contre on a des industriels historiques qui transforme ce quartz en silicium pur à 99%. Et un seul industriel (Wacker) qui le purifie pour le photovoltaïque.
La criticité du silicium n’est donc pas dans la rareté du matériau, mais dans le nombre limité d’usines de quartz, puis le nombre très limité d’acteurs qui purifient (ça demande d’énormes investissement et un très grand savoir-faire). Et c’est utilisé dans 2 filières stratégiques : le photovoltaïque (qu’on essaie de réimplanter en Europe) et les semi-conducteurs.
#12
Fabrication personnelle
#13
#13.1
Moi je regardais plutôt du côté de Hoymiles (le HM-400 par exemple). Ils ne coutent pas cher et permettent de fabriquer sa propre DTU avec un ESP32 (et OpenDTU). Cela fait donc encore un coût en moins :)
#14
Oui mais le Micro-onduleur QT2 - Triphasé - 2000W à 4 entrées de panneaux jusqu’à 500w chacun plus son relais de découplage et surtout un rééquilibrage de la puissance sur la phase la plus demandeuse.
J’ai également la vue sur le système grâce a un ecu en zigbee.
#15
#15.1
Très intéressant je vais regarder. Je me posais la questions concernant le Hoymiles justement, je vais regarder cette réf :)
Merci pour le TIP
#16
Comment il peut savoir qu’une phase est plus demandeuse ? Par la communication Zigbee avec un compteur d’énergie ?
#17
Pas de durée de vie fixe pour l’onduleur. Mon plus vieil onduleur vient de dépasser les 14 ans et fonctionne toujours.
Je n’ai pas d’expérience sur les batteries, mais leur durée de vie est généralement exprimée en nombre de cycles.
#17.1
14 ans, ça ne prouve pas encore que ça tienne vraiment beaucoup plus de 10 ans, mais j’ai du mal à voir ce qui pourrait constituer des pièces d’usures dans un onduleur.
Et si c’était le cas, pourquoi elles ne seraient pas remplaçables, dans l’absolu, voire, que le constructeur concentre les pièces d’usure sur une pièce consommable (pas nécessairement besoin d’assurer le stock du spare sur 25 ans, mais possibilité de proposer ces pièces à l’achat intial)
Quant à décréter qu’un panneau est mort à 85% de rendement, il faudra voir la courbe, parce que si à 50 ans il tire encore 60%, c’est con de le mettre au rebus, sauf applications autonomes spécifiques qui seraient vraiment dimensionnées au plus juste.
#17.2
De ce que j’ai vu vite fait, on ne connait pas encore la durée de vie réelle d’un panneau solaire (la technologie est trop récente et il y a eu beaucoup d’améliorations). De plus dans le cas d’une centrale crée en 1992 ils ont juste remarqué une perte de 0,2 à 0,3% par an.
J’ai pris 20 ans car dans mon cas ça devrait suffire à rentabiliser l’installation.
Pour l’onduleur ils disent sur le lien que la durée de vie reste proche des 10 ans (mais qu’on peut aller jusqu’à 20 ans avec une extension de garantie … donc je ne sais pas si c’est très fiable).
Engie donne ces causes pour l’usure :
Mais un remplacement complet n’est pas forcément nécessaire. Il y a une photo de l’intérieur d’un onduleur sur wikipedia
Pour les batteries, je suppose que ce sera comme pour les voitures, on aura des retours avec le temps. Mais normalement ça devrait continuer à fonctionner après 10 ans.
Il faut aussi voir si on va avoir des technologies qui tiennent mieux dans le temps.
Dans mon cas je profite d’un compteur qui tourne à l’envers jusqu’en 2030, donc je vais en profiter pour attendre un peu l’évolution des technologies.
#17.3
Je suis d’accord avec toi, l’amortissement économique est assez secondaire pour moi passé les 10 ans, ce qui compte, c’est de produire le maximum d’énergie avec le panneau une fois qu’il est fabriqué.
Même à 50% de rendement, ça reste du bonus, il faut amortir le panneau le plus longtemps possible, et prévoir de largement dépasser la durée de vie de la garantie ou de l’amortissement comptable/financier. Et parfois ces courbes d’usure ont tendance à ralentir avec le temps (comme sur les batteries par ex), ça se trouve, dans un siècle, on est toujours à 40% :)
C’est intéressant ce que tu as sur l’usure de l’onduleur, ça veut plus ou moins dire que ça dépend de facteurs d’environnement, et que les 10 ans sont une valeur plutôt minimale vu le type de facteurs identifiés.
La position de l’onduleur dans l’habitation va donc beaucoup jouer, et la qualité de ses composants et de son boitier également, il n’est pas impossible d’imaginer qu’on pousse au-delà de 30 ans dans des conditions favorables.
Et en mineure, avoir une filière de réparation de l’électronique efficace, changer un condo souvent suffit.
J’ai des petits doutes perso sur la PAC, c’est efficace, c’est réversible, mais c’est le système le plus impactant à la fabrication et le plus complexe à maintenir. Je zieute de leur côté sur une eau/eau vu les COP de folie, mais je ne suis pas serein à 10 ans.
Et 10 ans, c’est pas assez pour moi vu l’empreinte de la fabrication du truc.
Oui, on peut aussi avoir des panneaux spécialisés, c’est sans doute moins cher, mais plus encombrant.
Par contre, je suis assez anti-bois en ce qui me concerne, ou alors vraiment en complément 5 jours par an !
#17.4
Le bois c’est une très bonne source de chauffage peu chère. Après on sait faire de bons systèmes peu poiluants (bon ma chaudière date des années 60, mais est indestructible).
Pour la PAC j’ai une air/eau, mais ça ne marche bien que pour une maison super bien isolée.
#17.5
Mes notions sur le sujet sont limitées, mais j’ai en mémoire que la combustion du bois est sale, et que les rejets sont assez nocifs, au-delà du seul sujet du CO2.
Mais c’est vrai que c’est un carburant de proximité, et que les systèmes de combustion sont increvables.
Eau/eau pour moi vu que je suis sur un bateau.
Si on enlève le cost du forage, c’est vraiment intéressant.
#17.6
Eau/Eau ça peut aussi être pour exploiter la géothermie.
Regarde les derniers modèles de chaudière bois, à combustion inversée notamment. Très très peu de rejets nocifs avec la post-combustion, et une consommation bien moindre car au lieu de profiter du tirage naturel l’air est poussé. Du coup on peut récupérer la moindre calorie. Mais le mauvais côté c’est qu’il y a besoin d’électricité.
#17.7
Intéressant !
Je ne suis pas certain que ce soit vraiment un problème l’usage de l’élec, il en faut de toutes façons dans une maison.
Merci de l’info.
Et oui, c’est même majoritairement le cas.
Et c’est ce qui explique que la techno eau/eau soit usuellement très onéreuse à installer, il faut tenir compte du coût du forage.
#18
Je l’ai constaté mais c’est géré en interne, le Zigbee c’est entre l’onduleur et l’ecu, plus de 50 m de portée.
#19
OK donc chez toi il est bien connecté à quelque chose qui peut sans doute mesurer l’énergie sortante vers le réseau (utilisé aussi éventuellement pour empêcher l’injection). Je ne voyais pas comment il pouvait faire sans ça, si on ne fait pas cette connexion je pense qu’il n’équilibre pas sa sortie. Merci pour l’info.
#20
Par contre je ne suis pas certain que cela ne serve pas pour l’injection du surplus vers edf
#21
Pas rentable énergétiquement actuellement : https://www.numerama.com/vroom/1250886-la-voiture-solaire-est-une-utopie-sono-motors-et-lightyear-le-prouvent.html
#22
Oui c’est à peu près ça, même en couvrant toutes les parties horizontales et par temps ensoleillé on n’arriverait même pas au dixième de ce qu’il faut pour avancer à vitesse constante en campagne. Et en ville, même s’il faut moins de puissance, il faut composer avec les ombrages et les dégradations.
Ca me paraît totalement impossible, ni maintenant ni plus tard, car même avec un hypothétique rendement de 100 % (actuellement on arrive à peine à 25 %), il n’y a juste pas assez d’énergie solaire sur la surface d’une voiture la faire avancer à 80 km/h.
#22.1
C’est plus gadget qu’autre chose, mais ça permet tout de même un maintien de charge, a minima, et de faire quelques km par jour.
On ne peut pas se passer d’une source de production d’électricité qui soit plus industrielle pour un usage courant du véhicule.
Vu la complexité d’intégration et d’entretien, ça ne passera probablement jamais à l’échelle de la production de masse, même si on arrivait à doubler les rendements des panneaux.
#23
UPWATT
#24
Les miennes sont garanties 10ans en tout cas.
#25
Est-ce que ça produit assez l’hiver la partie thermique ? Parce que c’est là qu’il faut chauffer. L’été quand il y a plein de soleil, j’essaie de limiter la température dans la maison.
#25.1
Tout dépend du dimensionnement de l’installation mais sur du photovoltaïque tu vas récupérer 20% de l’énergie solaire, sur du solaire thermique tu peux atteindre 70%.
Mais que en chauffage du coup, et ça sert beaucoup moins l’été
#25.2
Il y a un projet sympa qui se nomme “Le brûlant” qui permet (à moindre coût) d’avoir un appoint en chauffage en plus du chauffage central dès lorsqu’il y a du soleil. Le principe est très simple, ça aspire l’air de la maison, le fait passer dans un panneau thermique et le rejette dans la maison. Ca se place contre un mur et sert principalement en hiver. L’avantage c’est que le système s’active dès lors qu’il y a du soleil car sa ventilation fonctionne sur un petit panneau photovoltaïque.
#25.3
C’est cool comme idée !
Je n’ai pas trouvé de chiffres sur leur site, c’est dommage de ne pas avoir de détails techniques, ça donnerait une forme de crédibilité à un projet qui semble très artisanal en l’état.
Si ça fonctionnait vraiment, l’enjeu le mériterait largement.
#25.4
Intéressant comme système, je me demande ce que ça donne dans le nord en hiver.
Le système semble s’appeler “Capteur solaire à air”, un autre site propose ce PDF qui contient quelques détails techniques.
Si je ne fais pas d’erreur ils annoncent 1000 W de chaleur pour 1,4 m² (70X200) (mais ils ne disent pas quand dans l’année)
Le gros avantage c’est que c’est un système passif, j’ai lu que le panneau coutait autour des 300€ et qu’avec l’installation on serait autour des 2000€.
#25.5
C’est intéressant 1000W, mais la rigueur est importante, le risque d’acheter un système inadapté est grand sur ce type de système.
C’est un système un peu actif quand même, il faut un petit ventilo, un capteur de température et un petit calculateur, mais c’est très low tech, et la durée de vie est super longue probablement. Et l’impact environnemental de la fabrication semble léger.
Et en plus, ça s’intègre facilement à un système de chauffage existant en appoint.
Si les performances sont vraiment là la plupart du temps, ce dont je doute un poil.
Mais je vais me renseigner, c’est séduisant comme idée.
#25.6
Après on parle de chauffer de l’air à ~20°c, ce qui est facile avec un effet de serre du moment que :
Après ça ne peut être qu’un appoint en complément d’un système de chauffage principal.
#26
Si vous souhaitez faire une estimation d’une future installation PV selon l’orientation de votre toit, sa pente, la quantité de la puissance installée, le type des panneaux, et votre position en Europe, il y a ce simulateur de parlement européen de disponible : https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/fr/
Ça sera sans doute plus neutre qu’autre chose.
#26.1
Je voulais dire “plus neutre” qu’un site commercial. Je ne parlais du lien donné dans l’article.
#27
Et c’est surtout le seul site à ma connaissance qui donne des évaluation justes pour un équipement sur tracker.
#28
#29
Il y a des offres sympa pour commencer en solaire - on trouve des kits plug and play 400W à 300€ (hors pause et transport). Si on compte 450€ tout compris, ça fait une rentabilité au bout de 2500kWh à 0.18c/kWh.
Pour du 400W, si il produit 1kWh/j, ça fait 7 ans pour atteindre la rentabilité - hors 1kWh/j c’est ce que j’ai produit en ce mois d’Octobre en moyenne par panneau dans les Vosges…
Donc c’est rentable en 7 ans d’un mois d’Octobre bien pourri… Et en 5 ans en considérant le mois d’Avril.
Bref, c’est pas un gros risque
#29.1
Si tu consommes tout ce que tu produis…
Moi je ne suis pas chez moi la journée. Ma consommation est donc très faible à ce moment là, ça ne serait pas rentable du tout.
#30
J’ai déjà fait des simulations pour des panneaux thermiques dans le nord, et si l’été ça peut chauffer l’eau chaude, j’ai conclu que l’hiver, ça ne servait à rien vu qu’il faisait tout gris tout le long de l’hiver par chez nous. Limite, les panneaux PV produisent plus d’énergie malgrès leur faible rendement.
#31
Pour ceux en triphasé, ne vous embêtez pas à installer les panneaux en triphasé. Le compteur Linky fait la somme des trois phases. Donc si vous injectez 1000W sur une phase et consommez 500W sur chacune des deux autres phases, le compteur compte 0. (bref ce qu’il faut retenir c’est que vous n’eêtes pas obligé de mettre vos consommateurs sur la même phase que votre production)
J’ai personnellement mis mes panneaux sur une seule phase (3,2kWc avec routeur solaire) Aucun souci pour avoir une conso à 0 même en consommant sur les deux phases sans panneaux.
#31.1
+1
Pas forcément qu’avec le Linky d’ailleurs. J’ai un compteur blanc qui date de juste avant le déploiement du Linky et c’est le même comportement: je peux consommer sur une autre phase que la production et le compteur affiche 0W.
#31.2
Intéressant comme info. Ceci dit c’est aussi le risque qu’un jour ça change avec la démocratisation des systèmes en autoconso, à l’occasion d’une mise à jour firmware.
#31.3
Oui le jour ou ca arrive, je passe en monophasé (je consomme moins de 6kVA en pointe, je peux me le permettre)
j’ai pas d’équipement en tri (a part un poste a souder compatible mono),
je reste en tri pour me garder la possibilité d’avoir du tri si besoin et changer la phase de production sur la phase avec la tension la moins élevée (les MO coupent à 253V)
Oui.
J’ai aussi surtout regardé la led verte qui clignote. Quand une journée de beau soleil (ou même dimanche dernier), je me retrouve à consommer 2500W en instantanée (somme de toutes les phases) et que la led fait 0 clignotement en plus de 10min (rappel 1 clignotement = 1Wh quelque soit le sens (injection/conso)), c’est que ma conso/injection de la grille est inférieur à 6Wh.
La conso instantanée totale au compteur oscille entre 0 (injection) et 500VA (consommation en réactif pure) - rappel, la led clignote si il y a de l’actif
Sur la phase 1 j’ai 0 (injection) et de la conso sur les deux autres phases
La conso instantanée active n’est pas indiquée par le Linky (uniquement la puissance apparente)
Je réinjecte (somme de toutes les phases) que l’été, une fois le chauffe eau plein, je ne réinjecte plus depuis mi Octobre. (au sens des phases unitaires, oui je réinjecte sur une phase pour compenser la conso des deux autres phases)
#32
Je parlais de 400W justement pour être sûr de TOUT consommer. Une maison ça consomme facilement 200-400W sans personne.
#32.1
Ça fait beaucoup 400 W.
Je viens de vérifier, j’ai 260 W de conso là, mais avec mon PC qui tourne (écrans éteints, mais utilisation CPU 50% et GPU 40%, à cause d’un jeu qui tourne…).
#33
Un panneau de 400w théoriques ne donnera de 350 w très bien orienté à midi en été, le reste du temps ce sera 50 à 200w voire rien les jours très couverts.
La différence entre le théorique et le réel est provoquée bien entendu par l’orientation, la propreté du panneau mais aussi par la pollution de l’air, en général après une bonne pluie la puissance des panneaux remonte.
#34
Avez vous bien regardé les 6 consommations instantanées indiquées par le Linky :ph1,2,3 en actif et réactif ainsi que la puissance réinjectée ?