La technologie photovoltaïque et ses principes

 

Principes de base de la technologie solaire photovoltaïque

Comment fonctionne la technologie photovoltaïque (PV) et qu’est-ce que c’est? L’énergie solaire est convertie en énergie électrique à l’aide de matériaux et d’équipements photovoltaïques. Une cellule est un dispositif photovoltaïque (PV) unique.

Une seule cellule photovoltaïque est généralement un appareil minuscule, avec une puissance de sortie moyenne de 1 à 2 watts. Ces cellules sont souvent plus minces que quatre cheveux humains et construites à partir de divers matériaux semi-conducteurs. Les cellules sont prises en sandwich entre des matériaux de protection dans une combinaison de verre et / ou de plastique afin de résister longtemps à l’extérieur.

Les cellules photovoltaïques sont enchaînées ensemble pour créer des unités plus grandes appelées modules ou panneaux, qui augmentent leur puissance. Vous pouvez utiliser des modules individuellement ou lier plusieurs d’entre eux pour créer des tableaux.

Le réseau électrique est ensuite relié à un ou plusieurs réseaux dans le cadre d’un système photovoltaïque complet. Cette conception modulaire permet de développer des systèmes photovoltaïques pour pratiquement n’importe quelle taille de besoin en énergie électrique.

Les modules et les tableaux d’un système photovoltaïque ne sont qu’un composant. En plus des composants qui convertissent l’électricité en courant continu (CC) générée par les modules en électricité en courant alternatif (CA) utilisée pour alimenter tous les appareils de votre maison, les systèmes contiennent également des structures de montage qui dirigent les panneaux vers le soleil.

Bases de la conception de systèmes solaires photovoltaïques

Les modules solaires photovoltaïques qui produisent l’énergie ne sont qu’un des nombreux composants qui composent un système photovoltaïque (PV) complet. Une variété de technologies différentes doivent être en place pour que l’électricité produite soit utile dans une maison ou une entreprise.

Structures pour montage

Les panneaux photovoltaïques doivent être montés sur une structure solide et durable qui peut les soutenir et supporter la corrosion, le vent, la pluie et la grêle pendant de nombreuses années. Ces structures inclinent le panneau photovoltaïque à un angle fixe qui dépend de la latitude locale, de l’orientation de la structure et de la charge électrique nécessaire.

Les modules de l’hémisphère nord sont orientés plein sud et inclinés à un angle équivalent à la latitude locale pour produire la production annuelle d’énergie la plus élevée. Actuellement, le montage en rack est la technique la plus populaire car elle est fiable, adaptable et simple à construire et à installer. Des méthodes plus complexes et moins coûteuses sont toujours créées.

Les dispositifs de suivi des panneaux photovoltaïques montés au sol déplacent mécaniquement les panneaux pour suivre le soleil lorsqu’il traverse le ciel, ce qui se traduit par plus d’énergie et de meilleurs retours sur investissement.

En règle générale, les trackers à un axe sont conçus pour suivre le soleil d’est en ouest. Les modules peuvent rester dirigés directement vers le soleil toute la journée à l’aide de trackers à deux axes. Naturellement, le suivi implique plus de dépenses initiales, et les systèmes coûteux et complexes exigent un entretien plus important. L’analyse coûts-avantages soutient de plus en plus le suivi des appareils montés au sol à mesure que les systèmes ont progressé.

PV inclus dans le bâtiment

Bien que la majorité des modules solaires soient montés dans des cadres spéciaux, ils peuvent également être incorporés dans des composants de construction tels que des toits, des fenêtres ou des façades. Ceux-ci sont appelés systèmes photovoltaïques intégrés au bâtiment (BIPV).

En fusionnant des éléments redondants, l’intégration de l’énergie solaire dans les bâtiments pourrait augmenter l’efficacité des matériaux et de la chaîne d’approvisionnement et réduire les coûts du système en utilisant des structures de support et des systèmes de construction déjà en place.

Les systèmes BIPV pourraient fournir de l’énergie pour les applications de construction à courant continu (CC) telles que la recharge de véhicules électriques, ainsi que pour les applications de construction efficaces intégrées au réseau telles que l’éclairage LED, les ordinateurs, les capteurs et les moteurs. Bien qu’il existe encore des obstacles techniques et financiers empêchant les systèmes BIPV d’être largement utilisés, leur valeur particulière en fait un remplacement potentiel des cadres de montage conventionnels et des matériaux de construction.

Onduleurs

La majorité des appareils dans nos maisons et la transmission locale de l’énergie utilisent le courant alternatif (AC), qui est produit par des modules solaires photovoltaïques et est converti en électricité en courant continu (DC) par des onduleurs. Les micro-onduleurs, qui sont connectés à chaque module individuel, ou un onduleur, qui convertit l’électricité produite par tous les modules, sont les deux options pour les systèmes photovoltaïques.

Un seul onduleur peut être plus facilement refroidi et entretenu si nécessaire, et il est généralement moins coûteux. Le micro-onduleur permet un fonctionnement séparé du panneau, ce qui est avantageux si, par exemple, certains modules sont ombrés. On prévoit que les onduleurs devront être remplacés au moins une fois au cours de la durée de vie de 25 ans d’un panneau photovoltaïque.

Les onduleurs modernes, souvent appelés « onduleurs intelligents », permettent une communication bidirectionnelle avec le réseau électrique. Cela peut se faire automatiquement ou par le biais d’une communication à distance avec les opérateurs de services publics pour équilibrer l’offre et la demande. En donnant aux services publics cette connaissance de l’offre et de la demande (et le contrôle potentiel sur celle-ci), les services publics peuvent réduire les coûts, garantir la stabilité du réseau et réduire la probabilité de pannes de courant.

Stockage

L’énergie solaire photovoltaïque peut être stockée dans des batteries afin que nous puissions l’utiliser pour alimenter nos maisons la nuit ou lorsque le mauvais temps empêche la lumière du soleil d’atteindre les panneaux photovoltaïques.

Les batteries deviennent de plus en plus cruciales pour les services publics en plus d’être utilisées dans les maisons. Les batteries peuvent stocker l’énergie solaire que les utilisateurs retournent au réseau afin qu’elle puisse ensuite être renvoyée aux utilisateurs. L’utilisation croissante des batteries aidera à moderniser et à équilibrer le système électrique de notre pays.