Le photovoltaïque pour les nuls

L'effet photovoltaïque a été découvert en 1839 par Becquerel. Il s'agit d'un phénomène physique propre à certains matériaux appelés semi-conducteurs. Le plus connu d'entre eux est le silicium, également utilisé pour fabriquer les composants électroniques.

Quelle place au soleil ?

Si l'application solaire “ passive „ est – relativement – bien identifiée (orientation, isolation etc.) et le “ solaire thermodynamique / mécanique „ réservé à des applications industrielles (turbinage ou travail mécanique direct), il existe fréquemment une confusion entre “ solaire thermique „ et “ photovoltaïque „. Pour faire simple, on retiendra que le premier transforme le rayonnement du soleil en chaleur grâce à des capteurs thermiques qui chauffent l'eau domestique, et que le second produit de l'électricité à partir de la lumière du soleil, grâce à des cellules assemblées en modules.

Photovoltaïque : c'est quoi ?

L'énergie solaire photovoltaïque est l'électricité produite par transformation d'une partie du rayonnement solaire grâce à des cellules photovoltaïques reliées entre elles sur un module solaire photovoltaïque. Plusieurs modules sont regroupés pour former une installation ménagère, ou une centrale photovoltaïque. L'installation peut répondre à un besoin d'alimentation sur site – en association avec un moyen de stockage – ou être injectée, après transformation en courant alternatif, dans un réseau de distribution électrique, le stockage n'étant alors plus nécessaire.

Avantages du photovoltaïque

Contrairement à ce qu'un certain emballement médiatique pourrait laisser croire, la production d'énergie photovoltaïque reste marginale à l'heure actuelle. On lui prédit néanmoins un grand avenir grâce aux progrès de la recherche, à des coûts annoncés à la baisse, à sa simplicité et sa polyvalence. Sans entretien conséquent, durable et pouvant fonctionner avec ou sans réseau, la production d'énergie photovoltaïque peut répondre aux besoins en électricité d'une maison particulière ou d'une industrie, contrairement aux autres forme d'énergie solaire qui ne produisent – directement – que de la chaleur. Il est par ailleurs possible de revendre l'excédent d'énergie ainsi produite, aux fournisseurs industriels.

Pluie et photovoltaïque

La pluie ne gêne pas le fonctionnement des panneaux photovoltaïque puisqu'ils fonctionnent grâce à la lumière : dans le nord et l'ouest de la France, avec un moindre ensoleillement qu'à Lyon, les panneaux sont plus performants au printemps et en été ; en hiver ils sont plus performants à Lyon. Sur l'année, le bilan est le même à Lyon ou à Lille. Source : www.consoglobe.com

Des wc photovoltaïques ? Question de mesure

La puissance-crête – exprimée en Wattcrête (Wc) ou Wattpeak en anglais (Wp) – est la puissance électrique maximale qu'une cellule photovoltaïque peut fournir dans des conditions standard de test (STC), c'est à dire avec :

• une irradiation de 1.000 W/m2,
• un rayon incident à 90°, (un spectre solaire Air Mass (AM) de 1,5),
• une température ambiante de 25°C.

Il est clair que ces conditions standard sont rarement réunies. En Belgique, l'énergie moyenne fournie annuellement par un système d'1 kWc est de 800 kilowattheures (kWh). Cette production est naturellement très inégalement répartie : elle varie de 0,6 kWh par jour en moyenne en décembre à 4,1 kWh en juin.
Source : APERe

Il y a cellule et cellule

L'effet photovoltaïque résulte de la propriété que possèdent les matériaux semi-conducteurs de transformer la lumière en électricité. Et le silicium est le semi-conducteur utilisé dans la quasi-totalité des cellules produites actuellement, sous trois formes distinctes : monocristallin, polycristallin et amorphe. Les cellules au silicium monocristallin offrent le meilleur rendement (15%), suivies par les polycristallines (12%). Le rendement des cellules au silicium amorphe ne dépasse pas 9%, et diminue sensiblement avec le temps.

Encapsulage

Les cellules, combinées pour obtenir la tension et l'ampérage voulus, sont “encapsulées„ entre une plaque de verre et un coffrage métallique pour former des modules photovoltaïques. Depuis peu, les cellules peuvent toutefois également être intégrées dans la structure même d'un bâtiment. Placées entre des parois vitrées, ou dans des tuiles, leur implantation originale ouvre de nouveaux horizons esthétiques.

Certificats verts ?

Parallèlement au marché physique de l'électricité, un marché virtuel apparaît : c'est le marché des certificats verts, où se commercialise un instrument représentant la valeur de l'électricité verte. Pratiquement, en créant les certificats verts, le Gouvernement a voulu soutenir la production d'électricité en “ mettant un prix „ sur les efforts à réaliser pour assurer une transition équilibrée vers une énergie durable.

Les certificats verts mettent en relation commerciale deux partenaires principaux: le producteur – certifié – d'électricité verte, auquel un certificat vert est attribué pour toute production d'électricité à partir de sources d'énergie renouvelables ou de cogénération permettant d'éviter une émission de CO2 correspondant à l'émission de CO2 d'une centrale électrique de référence pour produire 1 Mwh ; et le fournisseur d'électricité qui est désormais tenu de remettre chaque trimestre à la CWaPE*, en fonction de ses ventes d'électricité, un quota pré-déterminé de certificats verts qu'il a obtenus par sa propre production certifiée ou acquis auprès d'un producteur “ vert „.
Ce quota était de 3% en 2003 et augmentera de 1% par an pour atteindre 12% en 2012.

Toute unité de production d'électricité verte située en Région wallonne est susceptible d'être soutenue à travers l'octroi de certificats verts, pour autant qu'elle dispose d'un certificat de garantie d'origine, octroyé par un organisme de contrôle.
source : Commission Wallonne pour l'Énergie (CWaPE)

Liens utiles

CWaPE : Commission wallonne pour l'énergie. Pour tout savoir sur l'électricité verte et l'organisation du marché de l'électricité en Wallonie.
www.cwape.be

Objectif 2050 : cette association propose également un service d'accompagnement des maîtres d'ouvrage pour l'achat de systèmes solaire photovoltaïques, le GAA.
www.objectif2050.org

APERE : Association belge de référence en matière d'énergies renouvelables, l'APERe travaille depuis 1991 pour le développement des énergies renouvelables dans un contexte d'utilisation rationnelle de l'énergie et d'évolution soutenable des activités humaines. Ses réalisations lui valent des références auprès d'instances publiques régionales, nationales et européennes.
www.apere.org

EF4 : pour approfondir le sujet. Avec une liste de questions-types.
www.ef4.be