Fonctionnement d'une centrale photovoltaïque

Une centrale photovoltaïque est une installation qui produit de l'électricité verte et décarbonée à partir de l'énergie solaire. Elle utilise des panneaux solaires, également appelés modules photovoltaïques, pour convertir la lumière du soleil en électricité. Dans ce registre, on vous présentera ici le principe de fonctionnement d'une centrale photovoltaïque.

Quels sont les types de centrales photovoltaïques ?

Voici quelques types de centrales photovoltaïques les plus courants :

Centrales photovoltaïques au sol : Il s'agit de grandes installations solaires situées sur des terrains ouverts, telles que des champs ou des déserts. Elles peuvent couvrir de vastes étendues de terres et sont généralement composées de panneaux solaires montés sur des structures fixes ou de suiveurs solaires pour suivre la trajectoire du soleil.

Centrales photovoltaïques en toiture

Ces installations sont situées sur les toits de bâtiments résidentiels, commerciaux ou industriels. Les panneaux solaires sont montés directement sur les toits, ce qui permet de tirer parti de l'espace disponible et de réduire les coûts de construction de structures supplémentaires.

Centrales photovoltaïques flottantes

Ces centrales sont installées sur des plans d'eau tels que des réservoirs, des lacs ou des étangs. Les panneaux solaires sont montés sur des structures flottantes spécialement conçues, ce qui permet de maximiser l'utilisation des surfaces d'eau sans compromettre la biodiversité locale.

Centrales photovoltaïques intégrées au bâtiment

Dans ce cas, les panneaux solaires sont intégrés à l'architecture du bâtiment lui-même, remplaçant ainsi des éléments de construction traditionnels tels que les tuiles, les fenêtres ou les façades. Cela permet de combiner la production d'énergie solaire avec la fonctionnalité esthétique du bâtiment.

Centrales photovoltaïques à concentration

Ces installations utilisent des systèmes de concentration optique pour focaliser la lumière solaire sur des cellules solaires de petite taille, ce qui permet d'atteindre des niveaux de concentration élevés. Cela permet d'optimiser l'utilisation des matériaux et de générer des températures plus élevées, ce qui peut être utilisé pour la production d'électricité et la génération de chaleur.

Quelles sont les familles de technologies photovoltaïques ?

On distingue 3 grandes familles de technologies photovoltaïques qui se trouvent dans le monde :

Les cellules au silicium cristallin

Ce sont les technologies les plus répandues et les plus matures dans le domaine de l'énergie solaire. Elles utilisent le silicium comme matériau de base pour la fabrication de cellules solaires. On distingue deux principales filières au silicium monocristallin et polycristallin. Leur rendement modules varie entre 12 à 20 % pour une longue durée de vie environ 30 ans.

Les technologies couches minces

Elles se caractérisent par leur grande flexibilité, leur fabrication moins coûteuse et leur grande adaptabilité à différents types de surfaces. Cependant, elles ont généralement une efficacité de conversion inférieure par rapport aux cellules solaires à base de silicium cristallin. Leur rendement modules varie entre 7 et 13 %.

Le photovoltaïque organique

C'est une technologie émergente dans le domaine de l'énergie solaire. Les cellules sont fabriquées à partir des matériaux organiques semi-conducteurs pour convertir la lumière du soleil en électricité. Leur rendement modules varie entre 3 à 5 % pour une durée de vie bien limitée.

Principe de fonctionnement des centrales photovoltaïques ?

Les centrales photovoltaïques sont des installations qui captent la lumière du soleil et la convertissent directement en électricité utilisable. Leur principe de fonctionnement repose sur l'effet photovoltaïque, qui est la génération d'une tension électrique lorsqu'une lumière solaire suffisante frappe certaines substances semi-conductrices, telles que le silicium.

Capture de la lumière solaire

es centrales photovoltaïques utilisent des panneaux solaires composés de cellules photovoltaïques. Ces cellules sont généralement fabriquées à partir de couches de silicium purifié, qui ont des propriétés semi-conductrices. Lorsque la lumière solaire frappe la surface du panneau, les photons (particules de lumière) transfèrent leur énergie aux électrons présents dans le matériau semi-conducteur.

Génération d'un courant continu

lorsque les photons transfèrent leur énergie aux électrons, ceux-ci acquièrent suffisamment d'énergie pour se libérer de leurs atomes respectifs, créant ainsi des paires électron-trou. Les électrons libres sont ensuite capturés par une grille métallique située sur la surface de la cellule photovoltaïque, générant ainsi un courant électrique continu.

Conversion en courant alternatif

la plupart des systèmes électriques utilisent le courant alternatif (CA). Pour alimenter le réseau électrique ou les appareils domestiques, le courant continu généré par les cellules photovoltaïques doit être converti en courant alternatif. Cela est réalisé à l'aide d'un onduleur, un dispositif électronique qui transforme le courant continu en courant alternatif à la fréquence et à la tension appropriées.

Utilisation de l'électricité

une fois le courant alternatif généré, il peut être distribué dans le réseau électrique pour alimenter les consommateurs en électricité. Les centrales photovoltaïques sont souvent connectées au réseau électrique national, permettant ainsi de fournir de l'électricité à grande échelle.