Comment fonctionne l’énergie solaire

Consacrée enjeu mondial lors de la COP21 de Paris en 2015, l’énergie photovoltaïque est le pilier solaire du défi majeur que représente la transition énergétique.  Pour mieux décrypter la technologie du soleil, nous vous expliquons comment fonctionne l’énergie solaire. 

C’est le physicien français, Alexandre-Edmond Becquerel, qui découvre en 1839 « l’effet photovoltaïque », qui correspond à l’apparition d’une tension électrique aux bornes d’un matériau semi-conducteur exposé à la lumière. Moins de deux siècles plus tard, le silicium est – pour 90% du marché – ce « semi-conducteur » capable de capter la lumière du soleil pour la transformer en courant continu.

Que le soleil soit une source d’énergie, puissante, irradiante, il aura suffi à l’Homme de s’y exposer pour le comprendre. Pour en tirer les bénéfices, il aura donc fallu exploiter l’effet photovoltaïque grâce à un système capable de capter cette énergie envoyée par le soleil vers la terre. Provenant généralement de la terre de diatomées, le silicium – élément chimique le plus abondant de la croûte terrestre après l’oxygène qu’on retrouve notamment dans la fabrication du verre sous sa forme amorphe (la silice) – sera donc l’élément principal de la fabrication de cellules solaires. Montées en panneaux, au cadre anodisé en aluminium, elles sont donc ces « absorbeurs » d’énergie (des photons contenus dans la lumière) transmise aux électrons des semi-conducteurs. Ces derniers génèrent alors une tension électrique.

La puissance délivrée par les panneaux, mono ou polycristallins (voir encadré), se mesure le plus souvent en kilowatt-crête (kwc) ou en kilowatt-heure (kwh) quand la mesure est effectuée sur une période donnée. A l’instar des modules installés par le groupe Triangle, en majorité des 285 wc de la marque Trinasolar (3^e fabriquant mondial), la puissance des panneaux ne cesse d’augmenter (jusqu’500 wc aujourd’hui) avec les progrès de la technologie. Et ainsi, les surfaces requises pour poser une centrale photovoltaïque de baisser.

Un secteur en perpétuel progrès

L’énergie solaire est transformée en électricité, le plus dur semble fait. Reste à transformer ce courant continu en courant alternatif qui alimente les maisons ou le réseau public en électricité. C’est le rôle des onduleurs, petites armoires électroniques de type « box » qui gèrent depuis un local technique l’ensemble des panneaux reliés en séries. Ou des micro-onduleurs placés derrière le ou les deux modules dont il assure la conversion du courant. Autre équipement obligatoire du dispositif : le compteur (communicant, Linky, d’entreprise locale d’électricité) qui, de différents types, mesure la consommation. Comme pour une installation électrique classique.

Dans un secteur en perpétuel progrès, ces dernières années ont vu l’apparition de nouveaux équipements : la batterie de stockage pour les premiers pas de l’autoconsommation, qui représente sans nul doute l’avenir ; les optimiseurs qui permettent de compenser les ombrages ou dysfonctionnements, sachant que la panne d’un panneau met en sommeil toute la série ; la domotique qui perfectionne la gestion à distance de la consommation.

En résumé, le photovoltaïque s’impose avec de plus en plus de maîtrise et de compétences comme la technologique la plus pertinente dans le contexte de retrait du nucléaire. Plus largement, à l’heure de la transition énergétique. L’annonce, au dernier Salon de l’Agriculture, de l’extension de 100 à 300 kwc la limite permettant de s’inscrire dans l’obligation d’achat, semble dire que le gouvernement en est convaincu. L’énergie solaire fonctionne pour tout le monde. La crise du Coronavirus – et toute les remises en causes sociétales qu’elle impose – ne dira pas le contraire. Le soleil, c’est maintenant.  

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Christophe Castieau