Quelle est la différence entre des volts et des ampères ? Des kilowatts et des kilowatts-heure ? Quelle est la fonctionnalité des onduleurs et des régulateurs ? Pourquoi orienter les panneaux vers le sud ?

Si vous vous posez ces questions et n’avez pas toutes les réponses, alors cet article est fait pour vous. Nous tenterons de vulgariser les bases de l’électricité et expliquer simplement les différents composants d’un système solaire photovoltaïque. Tout comme cet article, les générateurs solaires O’Sol sont conçus pour être utilisés avec facilité et simplicité !

 

Les bases de l’électricité expliquées avec de l’eau

Pour comprendre les bases de l’électricité il faut bien assimiler les notions de tension, de courant, de résistance, de puissance et de quantité d’énergie. Cette liste est non exhaustive mais comprend les fondamentaux.

Pour bien les comprendre, nous vous proposons une analogie avec l’eau. Dans un volume donné d’eau, il y a un certain nombre de molécules d’eau, éléments de base qui forment le liquide. Ces molécules peuvent être comparées à des électrons, qui représentent l’élément de base de l’électricité. C’est l’eau se déplace que nous avons un courant d’eau. De la même manière, le mouvement des électrons crée l’électricité. La génération d’électricité consiste donc à faire bouger ces électrons.

Imaginons maintenant un moulin à eau construit près d’un torrent en contrebas d’une montagne au sommet enneigé.

  • L’eau se déplacera d’autant plus vite que la montagne est haute. Cette différence de hauteur entre l’amont et l’aval, qui influence la vitesse de déplacement de l’eau, correspond à la tension. La tension, qui s’exprime en volts (écrit V), correspond à une différence de potentiel. Tout comme l’eau coule du haut de la montagne vers le bas, les électrons se déplacent du « moins » vers le « plus » quand ils sont soumis à une tension.
  • Plus il y a de soleil au sommet de la montagne, plus le torrent s’emplit d’eau et s’intensifie. Le débit d’eau correspond à l’intensité électrique, qui s’exprime en ampères (écrit A). Un fort courant d’eau peut vous emporter, alors gare au courant électrique qui lui aussi est dangereux !
  • Le moulin à eau a besoin que l’eau se déplace pour moudre le blé et produire de la farine. Il prend donc le rôle d’un appareil électrique (lampe, moteur, ordinateur…) qui a besoin que les électrons se déplacent pour fonctionner. Le moulin parviendra à tourner si l’eau arrive avec une vitesse et une force suffisante. De même, la notion de puissance électrique, qui s’exprime en Watts (écrit W). Un Watt (1 W) correspond à un flux d’électrons de 1 A soumis à une tension de 1 V, tandis qu’un kilowatt (1 kW) correspond à 1000 W.
  • Si l’on place un rocher dans le torrent, l’eau changera de vitesse, de trajectoire et de forme. C’est le principe de la résistance (qui s’exprime en Ohms). Une résistance permet de contrôler la tension et l’intensité du courant.

Intensité et tension

  • Il peut être intéressant de garder de l’eau en amont du moulin dans un barrage ou un réservoir pour l’utiliser même en été lorsque toute la neige à fondu. Ce réservoir d’eau joue le même rôle qu’une batterie qui stocke l’énergie électrique pour l’utiliser en temps voulu. La taille du réservoir est une analogie directe de la capacité d’une batterie, qui s’exprime en watt-heures (Wh). Une batterie de 1 Wh se remplit ou se vide en acceptant ou en émettant une puissance de 1 W pendant une heure. Enfin, un kilowatt-heure (kWh), l’unité d’énergie électrique la plus souvent utilisée, correspond à 1000 watt-heures.

 

Les principaux composants d’un générateur photovoltaïque

Un système solaire photovoltaïque se compose de plusieurs éléments qui ont un rôle bien précis. Le but ultime est de convertir l’énergie issue des rayons du soleil en électricité, qui prend une tension, une intensité et forme de signal choisis au préalable.

Commençons par l’élément central d’un système solaire : le panneau solaire. Un panneau photovoltaïque se compose d’un agencement de cellules qui permettent un principe de base : la création d’une tension et donc « la présence d’électricité ». Pour simplifier, l’arrivée des rayons du soleil, chargés d’énergie, sur la cellule, crée une différence de tension entre un côté de la cellule et l’autre. Ceci force les électrons à se déplacer et crée donc un courant électrique. En reprenant l’analogie précédente, la cellule correspond à la montagne enneigée. Plus il y a de soleil, plus la neige fond et donc plus il y a d’eau qui coule du sommet vers le pied de la montagne. Un agencement particulier des cellules sur le panneau permet d’avoir un « plus » et un « moins » pour chaque panneau. Le courant créé est proportionnel au flux de lumière reçu sur toutes les cellules. Autrement dit, plus il y a de soleil, plus il y a d’eau et de même plus il y a d’électricité ! Ce courant prend la forme d’une courant continu (soit courant direct, souvent appelé DC).

Fonctionnement générateur solaire

Fonctionnement du générateur de O’Sol

Le courant électrique issu d’un panneau peut être directement utilisé mais est très variable (nuages, ombres…), il est donc souvent nécessaire de le réguler à l’aide d’une batterie. La batterie n’est rien d’autre qu’un réservoir qui permet de retenir l’énergie électrique pour l’utiliser quand on le souhaite.

Il est important de réguler les entrées et les sorties de ce réservoir (ne pas trop le vider, ni trop le remplir) pour ne pas l’abîmer : c’est le rôle du régulateur de charge. Ce composant gère le lien entre les panneaux, la batterie et les sorties (consommation d’énergie). Il permet d’utiliser une combinaison optimale entre l’énergie directe issue des panneaux et l’énergie stockée dans les batteries.

Le courant électrique peut être continu (DC) ou alternatif (AC). Outre le fait que les appareils électriques requièrent une tension et une intensité définie pour fonctionner correctement, ils ont souvent besoin d’un courant alternatif.  L’onduleur est le composant qui permet de transformer le courant continu, qui provient des panneaux solaires et des batteries, en courant alternatif utilisable par de nombreux appareils électriques.

 

Pour résumer, il suffit de se référer à cette analogie hydraulique pour saisir les principes abstraits de l’électricité, et en particulier ceux de l’énergie photovoltaïque. Comme l’affirmait Einstein, les choses maîtrisées peuvent être expliquées simplement. Chez O’Sol, nous maîtrisons l’énergie solaire pour vous, et misons sur la simplicité et sur l’efficacité de nos solutions solaires. Nos prestations et nos produits sauront vous convaincre alors n’hésitez pas à nous contacter !