Énergie, électricité et éclairage

Photovoltaïque : le courant solaire

Si des modules solaires étaient installés sur les surfaces de toits et de façades bien ensoleillées, plus d’un tiers des besoins annuels d’électricité de la Suisse pourraient être couverts. En effet, les propriétaires de maison contribuent d’ores et déjà à l’augmentation de la part d’énergie solaire.

Strom Solarenergie
La demande en cellules photovoltaïques a considérablement progressé aux cours des dernières années.

Les plaques carrées sont noires ou bleu foncé. On les trouve sur les calculatrices, les radios, les sacs à bandoulière, les murs des maisons et de nombreux toits. Elles ont une taille maximale de 200 cm2 et sont reliées entre elles en nombre variable. Indépendamment de ces considérations, les modules solaires produisent toujours de l’électricité. Ces dernières années, la demande de cellules photovoltaïques n’a cessé de croître. Cela se traduit par une variété croissante d’applications et par l’augmentation des systèmes photovoltaïques raccordés au réseau. Fin 2020, près de 120 000 systèmes, présentant un rendement de 3 milliards de kWh, étaient installés, soit 100 % de plus qu’à la fin de l’année 2015. Ces installations permettent de couvrir un peu moins de 5 % de la consommation totale d’électricité domestique. Les propriétaires de maison ont considérablement contribué à cette avancée. Plus des deux tiers des systèmes solaires installés se trouvent sur les toits des maisons individuelles et des immeubles d’habitation, suivis des bâtiments fonctionnels dans les zones commerciales et agricoles.

Flux d’électrons dans le cristal de silicium

En laboratoire, les cellules solaires atteignent un rendement compris entre 40 et 46 %. La performance dans les conditions réelles est plus modeste : entre 16 et 24 % du rayonnement solaire peuvent être effectivement convertis en électricité. Les cellules solaires les plus couramment utilisées sont constituées de silicium cristallin. Lorsque la lumière atteint une cellule solaire, des électrons sont libérés et se déplacent dans le champ électrique chargé. Ce « courant » génère une tension, appelée effet photovoltaïque. Une couche extérieure bleutée est appliquée pour améliorer l’absorption de la lumière. Des surfaces uniformément brillantes indiquent la présence de cellules solaires monocristallines plus puissantes, tandis que les cellules solaires polycristallines se reconnaissent à leur structure marbrée typique et à leurs bandes argentées. Les cellules monocristallines sont moins chères à fabriquer. Par ailleurs, elles simplifient l’intégration dans l’architecture du bâtiment grâce à leur aspect discret. 

20 m2 suffisent

Dans un panneau solaire compact, 60 à 96 cellules semi-conductrices sont assemblées et recouvertes de verre. Ces modules ne doivent pas être confondus avec les capteurs solaires, derrière les surfaces transparentes desquels sont installées des boucles de tuyaux transportant de l’eau et, par lesquelles la chaleur est transportée des absorbeurs vers l’unité d’accumulation de chaleur. Les systèmes photovoltaïques avec des pointes de puissance de 2 à 3 kilowatts (kW) peuvent couvrir environ deux tiers de la demande en électricité (sans le chauffage, l’eau chaude et l’e-mobilité) d’une maison individuelle. Cela nécessite des surfaces de 16 à 24 m2 (puissance nominale de la pompe à chaleur entre 2500 et 4800Wp). Les prix indicatifs par kWp installé se situent entre 2000 et 5000 francs. Un toit plat, incliné et orienté au sud est idéal à cet effet. Pourtant, de plus en plus d’installations orientées est-ouest sont construites, avec une perte de production de 10 à 15 %. Il faut compter avec des réductions de rendement similaires en présence de modules de photovoltaïque colorés.

Avec ou sans réseau

Il faut s’attendre à une fluctuation de la production d’électricité. En été, il est possible de produire jusqu’à trois quarts du volume annuel. L’hiver, la performance est réduite. Il est généralement recommandé de stocker les éventuels excédents dans un accumulateur séparé. Le taux d’autoconsommation peut ainsi être porté à 60 %. Ce segment de marché est également en pleine croissance : entre 2019 et 2020, les ventes de systèmes de stockage locaux ont augmenté de deux tiers. Une connexion au réseau est encore nécessaire : les différences saisonnières et au niveau des horaires entre la production et la consommation sont compensées par le fournisseur d’énergie local. Outre l’onduleur, il suffit d’installer un compteur électrique permettant de mesurer la quantité d’électricité injectée dans le réseau. Le raccordement au réseau est également une condition préalable pour bénéficier d’éventuelles subventions ou d’une rétribution. Les demandes correspondantes peuvent être soumises à de nombreux services industriels, fournisseurs régionaux d’énergie et services cantonaux de l’énergie. Pour les systèmes d’une puissance inférieure à 30 kW, il est recommandé à tous les propriétaires de maison et investisseurs de solliciter une rétribution unique pour les petites installations (PRU). L’expérience a montré que celle-ci peut couvrir 20 à 30 % des coûts d’investissement

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