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Vocabulaire Le terme photovoltaïque désigne selon le contexte le phénomène
physique - l'effet photovoltaïque - ou la technique associée. Technique Article
détaillé : cellule photovoltaïque. La production de courant par des cellules
photovoltaïques repose sur le principe de l'effet photoélectrique. Ces cellules
produisent du courant continu à partir du rayonnement solaire. Ensuite
l'utilisation de ce courant continu diffère d'une installation à l'autre, selon
le but de celle-ci. On distingue principalement deux types d'utilisation, celui
où l'installation photovoltaïque est connectée à un réseau de distribution
d'électricité et celui où elle ne l'est pas. Les installations non connectées
peuvent directement consommer l'électricité produite. À grande échelle, c'est
le cas des calculatrices solaires et autres gadgets, conçus pour fonctionner en
présence de lumière naturelle ou artificielle (dans un logement ou un bureau).
À plus petite échelle, des sites non raccordés au réseau électrique (en
montagne, sur des îles ou des voiliers, un satellite…) sont alimentés de la
sorte, avec des batteries d'accumulateurs pour disposer d'électricité au cours
de périodes sans lumière (la nuit notamment). Des installations photovoltaïques
sont aussi connectées aux réseaux de distribution électrique. Sur les grands
réseaux de distribution (Amérique du Nord, Europe, Japon…) des installations
photovoltaïques produisent de l'électricité et l'injectent dans le réseau. Pour
ce faire, ces installations sont munies d'onduleurs qui transforment le courant
continu en courant alternatif aux caractéristiques du réseau (fréquence de 50
Hz en Europe ou 60 Hz en Amérique du Nord ). Elles n'ont pas besoin
d'installation de stockage (batteries), l'électricité est consommée à l'instant
où elle est produite par les consommateurs les plus proches sur le réseau.
Modules photovoltaïques Il existe plusieurs techniques de modules solaires
photovoltaïques : les modules solaires monocristallins possèdent le meilleur
rendement au m² et sont essentiellement utilisés lorsque les espaces sont
restreints. Le coût, plus élevé que celui d'autres installations de même
puissance, contrarie le développement de cette technique ; les modules solaires
polycristallins ont actuellement le meilleur rapport qualité/prix, c'est
pourquoi ce sont les plus utilisés. Ils ont un bon rendement et une bonne durée
de vie (plus de 35 ans) ; les modules solaires amorphes auront certainement un
bon avenir car ils peuvent être souples et ont une meilleure production par
faible lumière. Cependant, le silicium amorphe possède un rendement divisé par
deux par rapport à celui du cristallin, cette solution nécessite donc une plus
grande surface pour la même puissance installée. Toutefois, le prix au m²
installé est plus faible que pour des panneaux solaires composés de cellules
cristallines1. Même si la constante solaire est de 1,367 kW/m2n 3, les pertes
de lumière lors de la traversée de l'atmosphère réduisent l'énergie maximale
reçue au sol à environ 1 kW/m2 au midi vrai2 : 1 m2 de panneaux exposés en
plein soleil reçoivent 1 kW (1 000 watts). C'est cette valeur qui est
communément retenue pour les calculs, et en laboratoire pour déterminer le
rendement d'une cellule ou d'un panneau solaire, c'est une source lumineuse
artificielle de 1 kW/m2 qui est utilisée. Finalement, l'énergie qui arrive au
sol dépend de la nébulosité, de l'inclinaison du soleil (et de l'épaisseur de
l'atmosphère à traverser) et donc de l'heure de la journée. Au cours d'une
journée, même sans nuage, la production électrique du panneau varie en
permanence en fonction de la position du soleil et n'est à son maximum que
pendant un bref instant au plein midi. Le « nombre d'heures d'équivalent plein
soleil » (valeur qui concerne le producteur d'électricité photovoltaïque), est
moindre que le nombre d'heures où le soleil a brillé (le nombre d'heures
d'ensoleillement au sens de la météorologie3) dans la journée. La saison joue
aussi, dans le même sens. Par exemple, la ville de Rouen est située sur la
ligne des 1 750 heures d'ensoleillement par an, alors que le nombre d'heures
d'équivalent plein soleil y est proche de 1 100 heures. Cette question peut
être étudiée plus en détail sur le site de l'Institut de l'énergie solaire
(INES) ; il faut aussi tenir compte de l'albédo du sol, c'est-à-dire de son
pouvoir de réflexion de la lumière. Lorsqu'une installation est dans un
environnement très réfléchissant (un paysage de neige par exemple), sa
production augmente parce qu'elle récupère une petite partie de la lumière
réfléchie par la neige alentour. Mais cette variable n'est pas facile à
quantifier et se trouve, de fait, incluse dans le nombre d'heures d'équivalent
plein soleil. Avant de s'équiper en panneaux photovoltaïques, il est conseillé
de se renseigner sur les conditions locales du lieu géographique concerné.
L'information se trouve facilement sur internet, par exemple, la Communauté
Européenne a mis en ligne un nouveau logiciel gratuit Système d'information
géographique photovoltaïque. Selon cet outil, à Liège on peut obtenir 833
kWh/kWc/an, à Hambourg 846, à Londres 869, à Colmar 920, à Rouen 931, à Munich
1000, à Arcachon 1 130, à Chamonix 1 060, à La Rochelle 1 140, à Agen 1 110, à
Montélimar 1 250, à Perpignan 1 250, à Héraklion 1 330, à Madrid 1 410, à
Cannes 1 330, à Séville 1 420, à Malte 1 480 et à Faro Portugal 1 490
kWh/kWc/an, soit un facteur de charge annuel potentiel variant de 9 à 17 %
selon les pays et régions
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