Il semble presque magique de pouvoir prendre une plaque plate recouverte de verre (un panneau solaire), de la coller au soleil et de faire sortir de l’électricité. Cela semble encore plus magique quand on considère qu'un système d'électricité solaire, lorsqu'il est décomposé en ses éléments les plus essentiels, n'est rien d'autre que du sable et des fils. La vraie magie derrière les panneaux solaires est un matériau semi-conducteur (un produit minéral naturel) qui convertit l'énergie lumineuse en électricité. Une fois que vous avez produit l’énergie électrique, il vous suffit de la transmettre par des fils, depuis les panneaux solaires jusqu’à votre maison ou sur le réseau électrique. Pur, simple, scientifique la magie.
credit: tbradford / iStock / GettyImagesLes panneaux solaires sont souvent montés sur la surface du toit qui reçoit la plus grande exposition directe au soleil.Principes de base du système électrique solaire
Un système électrique solaire domestique est littéralement une centrale domestique. Il génère de l’électricité qui est tout aussi utile que l’énergie que vous obtenez du service public et, en fait, il peut contribuer à l’alimentation du système de service public. De cette façon, vous pouvez réellement produire de l'électricité non seulement pour votre propre maison, mais également pour celle de vos voisins.
Les panneaux solaires, qui peuvent être installés sur votre toit ou sur le sol, constituent le cœur d’un système d’énergie solaire. Un groupe de panneaux solaires est appelé un tableau. Lorsque le soleil brille sur le réseau, les panneaux créent de l’électricité et l’alimentent en fils qui se connectent en définitive au panneau de service électrique de votre maison, votre boîtier de disjoncteur. À partir de là, l'électricité peut être utilisée directement par les lumières et les appareils ménagers de votre maison. Si votre batterie produit plus d'électricité que votre maison a besoin à un moment donné, l'électricité excédentaire passe par un compteur électrique spécial qui permet à l'électricité de passer sur le réseau de distribution, où il est utilisé par d'autres clients.
credit: todaydesign / iStock / GettyImagesAlors que les panneaux solaires de toit sont les plus courants, les panneaux montés au sol offrent davantage d'options de placement pour capturer le soleil.Systèmes solaires domestiques liés au réseau
Un système solaire domestique connecté au réseau de distribution est connu dans l'industrie comme étant "lié au réseau" et constitue le type de système solaire domestique le plus commun, le plus simple et le moins coûteux. Si vous habitez dans une zone développée avec un service électrique standard et que vous souhaitez simplement compenser une partie ou la plupart de votre consommation d'énergie conventionnelle avec de l'énergie solaire, vous installerez probablement un système relié au réseau. La principale différence entre les systèmes liés au réseau est que l’énergie circule dans les deux sens. Lorsque votre maison a besoin de plus d’électricité que ne le produit votre panneau solaire, elle est alimentée par le réseau public. Lorsque votre production solaire dépasse la demande des ménages, vous alimentez le réseau avec votre énergie solaire (et vous obtenez un crédit pour cela, sous une forme ou une autre).
crédit: Hero Images / Hero Images / GettyImagesLa plupart des systèmes solaires domestiques sont installés par des professionnels, mais l'installation de bricolage est autorisée dans de nombreux domaines.Ainsi, les systèmes liés au réseau dépendent de l’utilitaire pour une puissance supplémentaire en cas de besoin. Ils dépendent également du réseau de distribution pour leur fonctionnement. Lorsque le réseau tombe en panne (par exemple lors d'une tempête ou de réparations), les systèmes solaires liés au réseau cessent également de fonctionner. Les panneaux sont toujours fonctionnels, bien sûr, mais le courant électrique est coupé avant d’atteindre votre disjoncteur ou votre compteur. Il s'agit d'une fonction de sécurité destinée à empêcher les "centrales" domestiques d'alimenter le réseau lorsque le service public s'attend à ce qu'il soit arrêté.
Autres types de systèmes solaires domestiques
Il existe deux autres types de systèmes solaires, en plus des systèmes standard liés au réseau. L’alternative la plus courante au réseau est un système hors réseau. La plupart des composants sont identiques à ceux d'une configuration liée au réseau et sont connectés au disjoncteur de la maison, mais pas au réseau de distribution. Au lieu de cela, il comprend une grande collection de piles, appelée banque de batterie, qui stocke l'excès d'énergie solaire pendant la journée. Lorsque le soleil se couche et que la batterie de disques cesse de produire de l'électricité, la maison tire son énergie stockée du groupe de batteries. Le lendemain, lorsque le soleil se lève de nouveau, le module recharge les batteries et le cycle quotidien se poursuit.
credit: Les systèmes Solar ConnectionOff-grid utilisent des batteries spéciales à "cycle profond" conçues pour une charge et une décharge lentes. Ils durent environ 5 à 15 ans.Les systèmes hors réseau sont courants dans les régions éloignées où le raccordement au service public n’est pas disponible ou est très coûteux. Ils sont également populaires auprès des enthousiastes de l'énergie solaire (ou de l'énergie renouvelable) qui préfèrent fournir toute l'énergie de leur foyer. Les systèmes hors réseau coûtent environ le double du réseau et nécessitent beaucoup plus de surveillance et de maintenance, mais ils offrent la récompense d'une indépendance énergétique totale.
Le troisième type de système est une combinaison de réseau lié et de réseau externe et est appelé, sans surprise, relié au réseau avec batterie de secours. Le nom résume à peu près ce qu'il fait. Il est lié au réseau et dispose d'un groupe de batteries pour l'alimentation de secours en cas de panne du réseau. En règle générale, le groupe de batteries est relativement petit et n’alimente que quelques "charges critiques" dans la maison, telles que le réfrigérateur, les équipements de chauffage, certaines lampes et prises de courant. Il peut également utiliser les batteries pour tirer profit des tarifs des services publics en dehors des heures de pointe, puisant dans le réseau quand il est relativement bon marché. Toutefois, l’ajout d’une batterie de secours à un système relié à un réseau nécessite un équipement sophistiqué et coûteux, sans oublier une conception et une installation complexes, ainsi que l’entretien de la batterie. Pour cette raison, la plupart des propriétaires optent plutôt pour des systèmes de base liés au réseau.
crédit: studio023 / iStock / GettyImagesUn panneau solaire standard est composé d'environ 60 à 72 cellules solaires; chaque cellule produit environ 0,5 volt d'électricité.Les rouages des systèmes solaires liés au réseau
On appelle techniquement l'électricité solaire photovoltaïque, ou PV, qui est un mélange des mots photo (pour la lumière) et volt (pour l'électricité). La lumière du soleil contient des unités d'énergie lumineuse appelées des photons. Un panneau solaire convertit cette énergie en électricité grâce à ses cellules solaires en silicium cristallin, un semi-conducteur, un matériau qui transforme une forme d'énergie en électricité. En termes simples, les photons de la lumière frappent un côté des cellules solaires; cela excite les électrons dans le semi-conducteur, et l'électricité sort de l'autre côté. Les matériaux conducteurs (essentiellement les fils) capturent cette énergie et l'alimentent au système solaire (PV).
Les panneaux solaires produisent de l’énergie sous forme de courant continuou courant continu, électricité. Mais vos appareils ménagers et vos lumières fonctionnent courant alternatif, AC, puissance. Par conséquent, le courant continu des panneaux solaires doit être converti en courant alternatif avec un appareil appelé Convertisseur DC-to-AC. Certains systèmes utilisent un seul onduleur (appelé onduleur string), qui convertit la puissance de tous les panneaux solaires. d'autres utilisent des micro-inverseurs, qui se connectent à un ou deux panneaux et dissimulent à chaque panneau (ou une paire de panneaux).
credit: Clean Energy ReviewsLes onduleurs solaires permettent d'utiliser le courant continu pour la maison et le réseau de distribution.Une fois l’alimentation convertie en courant alternatif, elle passe par un sectionneur (utilisé pour isoler le panneau solaire du reste du système, pour des raisons de sécurité, de réparation, etc.), puis par un compteur de production PV, qui garde la trace du énergie solaire produite. Enfin, le courant est alimenté dans la boîte de disjoncteur de la maison, généralement avec un couple de disjoncteurs spéciaux. De l’autre côté du disjoncteur se trouve un mètre net, qui permet à l’électricité de fonctionner à la fois sur et hors du réseau, à la différence d’un compteur simple, qui ne laisse passer que l’énergie du réseau à la maison. Le compteur net enregistre l’alimentation entrante et sortante afin que vous et la société de service public puissiez suivre net utilisation de l'électricité.
Tous les systèmes liés au réseau incluent un moyen permettant un "arrêt rapide" ou la possibilité de désactiver le système au niveau de la matrice. Cela permet au personnel d'urgence (pompiers, etc.) d'arrêter un système photovoltaïque de l'extérieur de la maison avant d'y entrer. Les systèmes équipés d'inverseurs de chaîne comprennent des équipements d'arrêt distincts, tandis que ceux dotés de micro-onduleurs disposent d'une fonction d'arrêt automatique intégrée aux micro-onduleurs.
