Photovoltaïque : produire et consommer soi-même de l’électricité

À une époque où les prix de l’électricité ne cessent d’augmenter, de nombreux propriétaires envisagent des alternatives.Certains ont déjà pris des mesures et produisent leur propre électricité à l’aide de systèmes photovoltaïques. Cela soulève la question de savoir si cette mesure est vraiment utile et quels avantages elle pourrait apporter. Nous avons examiné la question de plus près et résumé certains points importants.

Qu’est-ce que l’effet photovoltaïque ?

Nous l’avons vu, la production d’électricité grâce aux panneaux solaires repose sur l’effet photovoltaïque. Ce dernier a été découvert en 1839 par le physicien français Edmond Becquerel. Mais qu’est-ce que c’est exactement l’effet photovoltaïque ? Les cellules photovoltaïques sont composées de silicium, un matériau semi-conducteur. Les cellules de silicium sont dopées positivement et négativement, c’est-à-dire qu’on ajoute certains matériaux afin d’améliorer la conductivité : le dopage des cellules photovoltaïques est généralement réalisé avec du phosphore et du bore. On dit qu’elles présentent une couche p qui présente un déficit en électron et une couche n qui présente un excès d’électrons. La zone de contact entre ces deux zones s’appelle la jonction p-n. Les cellules photovoltaïques sont ensuite assemblées afin de créer un circuit électrique. Lorsque le soleil brille, ses rayons viennent frapper les cellules photovoltaïques. Les photons qu’ils contiennent transmettent leur énergie et permettent de créer un circuit électrique, induit par la différence de potentiel entre les deux couches. Le courant généré n’a plus qu’à être transformé en courant alternatif grâce à un onduleur afin d’alimenter les appareils électriques du quotidien. Voilà, vous savez maintenant ce qu’est l’effet photovoltaïque !

Comment fonctionnent les systèmes photovoltaïques ?

Un panneau solaire est une plaque de quelques centimètres d’épaisseur qui sert à produire de l’électricité en utilisant l’énergie solaire. Il est composé de cellules photovoltaïques, elles-même constituées de silicium : un matériau semi-conducteur présent en grande quantité sur terre puisqu’on le retrouve dans le sable. Les cellules photovoltaïques recueillent la lumière du soleil et créent de l’électricité, grâce à l’effet photovoltaïque. Il existe deux types de cellules photovoltaïques : les cellules monocristallines ou polycristallines. On parle alors de panneaux solaires monocristallins ou polycristallins. Les premiers étant légèrement plus efficaces et plus esthétiques grâce à un aspect et un colori plus uniforme. Les panneaux solaires sont généralement installés sur le toit des bâtiments et orientés sur la façade la plus exposée au soleil. Il existe deux manières d’installer des panneaux photovoltaïques sur un toit :

l’intégration au bâti : le panneau solaire est une partie à part entière de la toiture ;

la surimposition : le panneau solaire est simplement posé sur les tuiles.

Néanmoins il est également possible d’installer des panneaux solaires au sol, lorsque la toiture ne permet pas l’accueil optimal des panneaux solaires.

L’INTERMITTENCE DE LA PRODUCTION D’ÉLECTRICITÉ PHOTOVOLTAÏQUE
La production d’électricité photovoltaïque est propre puisqu’à la différence d’une centrale thermique, elle ne rejette aucun gaz à effet de serre. De plus l’énergie solaire est entièrement renouvelable, c’est donc tout naturellement que la transition énergétique en a fait un de ses piliers. En effet, à la différence des énergies fossiles, on peut considérer l’énergie solaire comme infinie au regard des besoins de consommation de l’humanité. En France, nous recevons de la part du soleil à chaque instant 150 W / m² en moyenne. De quoi subvenir à nos besoins et en finir les énergies fossiles pour de bon. Néanmoins, le photovoltaïque n’est pas simple à mettre en oeuvre puisqu’il s’agit d’un moyen de production d’électricité intermittent.

Vous avez déjà peut-être déjà entendu parler de l’intermittence des énergies renouvelables. L’intermittence désigne le fait que le soleil (et le vent dans le cas des éoliennes) ne brille pas de manière constante tout au long d’une journée. De ce fait, il faut pouvoir stocker l’électricité produite en surplus pour la consommer plus tard (ce qui est difficile techniquement), ou compter sur des moyens de production d’électricité pilotables afin de prendre le relais la nuit ou lorsque le soleil est caché par des nuages. Produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire implique donc de transformer nos modes de production et de consommation d’énergie.

Le principe de fonctionnement d’un système photovoltaïque est relativement simple à expliquer : à l’aide du système, l’énergie solaire disponible qui atteint le toit d’un bâtiment, par exemple, est convertie en électricité utilisable. En détail, cela fonctionne comme suit :

Ce processus, qui se déroule en continu dans un système fermé, génère de l’électricité (électricité). Il est immédiatement disponible sous forme de courant continu et peut être utilisé par les propriétaires de maison comme de l’électricité normale provenant d’autres producteurs. Cependant, pour convertir le courant continu en courant alternatif, nécessaire aux appareils ménagers, il faut un “onduleur”. Cela représente environ 20 % du coût total du système et est essentiel pour que le propriétaire puisse utiliser l’électricité produite. L’onduleur convertit le courant continu fourni par le système photovoltaïque en courant alternatif.

Utilisation de l’électricité produite : vente ou usage personnel ?

Les propriétaires d’un système photovoltaïque peuvent consommer l’électricité qu’ils produisent eux-mêmes ou gagner de l’argent en vendant l’électricité et en l’injectant dans le réseau public. La rémunération de l’électricité produite par des systèmes photovoltaïques est régie par la loi sur les sources d’énergie renouvelables, ou EEG. Sur bundesnetzagentur.de, le site officiel de l’Agence fédérale des réseaux, les taux de rémunération actuels des systèmes PV et les valeurs mensuelles sous-jacentes sont publiés régulièrement. Cependant, étant donné que ces tarifs de rachat diminuent continuellement de la part de l’État, il n’est actuellement plus très intéressant pour les propriétaires de vendre exclusivement l’électricité produite.

En attendant, de plus en plus de personnes décident d’utiliser l’électricité photovoltaïque pour leurs propres besoins. Afin de maximiser la part de la consommation propre, l’achat d’une unité de stockage photovoltaïque est nécessaire. Sans un tel système de stockage, la part de la consommation propre est généralement de 30 % au maximum. La part restante est injectée dans le réseau public. Avec l’utilisation d’un tel système de stockage de batteries, les propriétaires d’un système photovoltaïque deviennent indépendants des fournisseurs d’électricité. À l’heure actuelle, les systèmes de stockage photovoltaïque pour une maison individuelle coûtent encore entre 8 000 et 12 000 euros environ. Nous avons expliqué dans notre grand guide sur le sujet quelle doit être la taille de l’unité de stockage dans chaque cas et quand un système photovoltaïque fonctionne de manière économique.

Conseils pour réduire et réguler la consommation d’électricité

Vous avez décidé d’utiliser le photovoltaïque et souhaitez produire et consommer votre propre électricité à l’avenir ? Dans ce cas, vous devez accorder toute votre attention à votre manipulation personnelle de l’électricité. Car même si vous pouvez utiliser l’énergie gratuite du soleil pour produire de l’électricité avec ces systèmes, l’objectif central devrait toujours être de réduire la consommation individuelle au minimum. Après tout, le système photovoltaïque innovant doit être payé. Avec des coûts d’acquisition de 5 000 à 10 000 euros (selon la taille) hors stockage de l’électricité et des coûts de fonctionnement d’environ 200 à 400 euros par an, une utilisation responsable de l’électricité est donc essentielle.

Nous avons rassemblé ci-dessous quelques conseils pour réduire la consommation d’énergie afin de vous donner quelques indications :

Appareils électriques économiques : Si possible, n’utilisez que des appareils électriques ayant la classe d’efficacité énergétique la plus élevée. Ceux-ci fonctionnent de manière particulièrement efficace et contribuent considérablement à la réduction de la consommation globale. Veuillez vous référer au tableau intégré ci-dessous pour savoir quelle est actuellement la meilleure classe d’efficacité pour les principaux appareils ménagers.

Détecteurs de mouvement : Les détecteurs de mouvement peuvent non seulement être utilisés pour fournir de la lumière selon les besoins, mais aussi pour réduire la consommation d’énergie. La solution optimale pour cela est connue sous le nom de détecteur de présence. Le site bewegungsmelder.com fournit des informations sur le sujet des détecteurs de mouvement et a expliqué de manière appropriée les avantages des détecteurs de présence : “Le détecteur de présence mesure activement la présence d’une personne. Si la personne quitte une pièce, cela est enregistré et le projecteur, le plafonnier ou la lampe murale s’éteint. Cela peut être pratique dans les pièces privées afin de réduire automatiquement la consommation d’énergie. Cependant, ces dispositifs n’ont pas de sens partout. Alors que le détecteur de mouvement classique obtient principalement des résultats positifs en termes de consommation d’énergie à l’extérieur, le détecteur de présence est idéal dans les pièces moins fréquentées comme la salle de bains, le sous-sol, les couloirs, les débarras ou autres. Toutes les pièces dans lesquelles vous et votre famille entrez plus fréquemment devraient être éclairées manuellement, car la consommation électrique augmenterait en raison de l’allumage et de l’extinction constants des détecteurs de présence. Il est alors plus économique de laisser la lumière allumée pendant une période plus longue.

LED : Comme l’éclairage représente également une part importante de la consommation d’énergie totale, vous devez utiliser les sources lumineuses les plus efficaces possibles. Les LED sont idéales pour les ménages économiques. Ils sont actuellement les sources de lumière les plus efficaces disponibles et ont une longue durée de vie. Grâce à un développement continu, les LED sont déjà disponibles dans des tailles et des couleurs de lumière courantes et avec des prises conventionnelles.

La loi et l’autoproduction d’électricité

Avec les énergies fossiles qui s’épuisent, le prix des énergies industrielles qui ne cesse d’augmenter et la planète qui souffre de plus en plus, le gouvernement est conscient qu’il a un rôle à jouer au sein de la transition énergétique. Il encourage ainsi les ménages à être de plus en plus autonomes sur le plan énergétique.
La loi sur la production d’énergie verte et sur l’autoconsommation d’énergie a donc été votée par le parlement au début de l’année 2017 pour inciter les ménages à consommer l’énergie qu’ils produisent.
Les subventions de l’ANAH (Agence nationale pour l’amélioration de l’habitat) ainsi que des aides fiscales comme le crédit d’impôt ou la TVA à taux réduit sont également instaurées pour les pousser dans cette voie.

Les capacités et le coût des installations

Le coût des installations produisant de l’électricité varie en fonction des équipements et technologies utilisés.
Les panneaux solaires : écologiques, efficaces et rentables à souhait ils peuvent également faire générer des revenus réguliers à un ménage pendant 20 ans, et ce, tout en préservant l’environnement. Selon les estimations des spécialistes, un panneau solaire de 1 m² correctement orienté produira en moyenne 100 kWh d’électricité par an. En moyenne, il faut investir entre 10 000 et 13 000 € pour des panneaux d’une puissance de 3 kWc (kilowatt-crête), entre 16 000 et 19 000 € si la puissance des panneaux est de 6 kWc et entre 25 000 et 35 000 € pour des panneaux ayant 9 kWc de puissance.
Concernant l’éolienne domestique, sa puissance varie entre 100 W et 36 kW. Son prix se situe entre 10.000 et 15.000 € HT. Un ménage peut débourser jusqu’à 40.000 € HT si les frais d’installation sont inclus.
L’hydroélectricité de son côté a une puissance de 1500 watts en moyenne. Cet appareil vaut 3 500 euros environ tandis que le coût de ces accessoires peut s’élever entre 1000 et 2000 euros.
Le méthaniseur est capable de produire 5 000 kWh d’électricité par an en moyenne. Son prix est assez conséquent, car il peut atteindre 24 000 euros, mais son installation peut faire profiter d’un crédit d’impôt aux contribuables.
L’écogénérateur nécessite la mise en place d’un moteur Stirling à combustion externe qui est relié à un alternateur au niveau de la chaudière. Sa puissance thermique est de 6 000 W environ et sa puissance électrique est de 1 000 W. Enfin, son rendement est parfois supérieur à 100 %. Son coût s’élève entre 10 000 et 20 000 euros.

L’énergie solaire est une énergie photovoltaïque

L’électricité correspond à un déplacement d’électrons. Aussi, pour rendre les électrons plus mobiles, le silicium découpé en fine tranche est « dopé ». La cellule photovoltaïque est en fait composée de deux zones : une zone dans laquelle une partie des atomes de silicium sont remplacés par des atomes de phosphore et une autre zone dans laquelle une partie des atomes de silicium sont remplacés par des atomes de bore. Il en résulte la création d’un champ électrique à l’interface de ces deux zones. L’atome de phosphore possède un électron de plus que l’atome de silicium sur sa couche périphérique, et l’atome de bore en a un en moins.

Conclusion

Un système photovoltaïque est sans aucun doute un bon investissement dans un avenir indépendant et respectueux de l’environnement. Il vous permet de produire de l’électricité de manière autonome à l’aide de l’énergie solaire gratuite et de l’utiliser pour vos propres besoins. Cela permet d’économiser de l’argent à long terme et de préserver les ressources. La production d’énergie est donc respectueuse de l’environnement et apporte une contribution positive à la conception d’une maison durable.