À propos de l'énergie solaire : Générateur d'énergie solaire

Qu'est-ce que l'énergie solaire et pourquoi l'utiliser ?

Selon les chercheurs, la quantité d'énergie solaire que la terre reçoit est plus de 10 000 fois supérieure à la consommation électrique actuelle de l'homme.

De plus, si nous pouvions convertir 100 % de l'énergie solaire en électricité en une heure, la puissance générée par le solaire suffirait à alimenter la planète entière pendant un an.

La production d'énergie solaire est la forme de production d'électricité la plus efficace car elle nécessite moins d'étapes (pour produire de l'électricité) que les autres méthodes.

La lumière du soleil peut être convertie en électricité de deux manières.

Dans un procédé, l'énergie solaire est utilisée essentiellement comme source de chaleur.

Cette chaleur est ensuite utilisée pour générer de la vapeur, qui alimente la turbine à vapeur.

Cette méthode de production d'électricité est appelée production d'énergie solaire thermique.

Dans la seconde méthode, l'énergie solaire est directement convertie en énergie électrique à l'aide de cellules solaires.

La cellule solaire est construite à partir d'un matériau semi-conducteur en silicium.

Voici quelques-uns des facteurs à prendre en compte lors du choix de la production d'énergie solaire :

• L'énergie solaire est abondante et efficace, et elle ne nécessite pas d'alimentation électrique.

• Les systèmes photovoltaïques peuvent être installés en quelques mois, tandis que les générateurs électriques conventionnels peuvent prendre quelques années à construire.

• L'énergie solaire est une énergie propre car elle ne pollue ni l'air ni l'eau.

  De plus, il n'y a pas de pièces mobiles génératrices de nuisances sonores.

  Contrairement aux combustibles fossiles, la production d'énergie solaire ne produit aucune émission toxique dans l'environnement.

• L'énergie solaire a des coûts d'exploitation inférieurs.

  Une fois l'investissement initial effectué, il n'est pas nécessaire de continuer à acheter des combustibles fossiles car l'énergie solaire est essentiellement gratuite.

Comment l'énergie solaire est-elle produite par les cellules photovoltaïques ?

Une cellule photovoltaïque (également appelée cellule solaire) est un dispositif semi-conducteur qui convertit l'énergie solaire en électricité sans aucune étape de conversion d'énergie supplémentaire.

Cette conversion s'effectue par effet photovoltaïque, c'est pourquoi on les appelle cellules photovoltaïques (PV).

Lorsque la lumière du soleil le frappe, il génère de la tension et du courant à ses bornes.

La manière et la quantité d'énergie produite par une cellule solaire sont déterminées par la quantité de soleil qui la frappe.

Cela inclut également des aspects importants tels que l'intensité de la lumière, l'angle auquel la lumière la frappe et la taille de la cellule.

Plus l'intensité lumineuse est élevée, plus l'énergie générée est élevée.

La surface de la cellule augmente la quantité d'énergie générée.

Il génère le plus d'énergie lorsque la lumière qui tombe sur lui est perpendiculaire à la face avant de la cellule.

Les cellules solaires sont fabriquées à partir d'un matériau semi-conducteur en silicium qui a été traité avec du phosphore et du bore pour former une fine plaquette de silicium.

Une fois les couches de plaquettes dopées, elles sont connectées pour former des cellules solaires.

Spécificités du générateur d'énergie solaire

Quelle que soit la technologie ou le matériau utilisé, chaque cellule solaire possède deux bornes (positive et négative) pour recevoir un courant électrique.

Une cellule solaire comprend généralement un contact avant en haut, une jonction PN au milieu et un contact arrière en bas.

Essentiellement, la lumière du soleil est constituée de faisceaux de photons, chacun avec une quantité finie d'énergie.

Ces photons doivent être absorbés par une cellule solaire pour qu'elle produise de l'électricité.

L'énergie du photon et l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur déterminent l'absorption des photons.

Les photons de la lumière solaire sont absorbés par le matériau semi-conducteur du panneau solaire.

En conséquence, des paires électron-trou se forment à la jonction.

Lorsque la cellule solaire est connectée à une charge, les électrons et les trous à la jonction sont séparés, les électrons étant collectés à la borne négative et les trous collectés à la borne positive.

En conséquence, un potentiel électrique est formé entre les bornes et une tension est générée à ses bornes.

Cela amène le courant (CC) à être dirigé vers les charges CC, l'onduleur ou le circuit de charge de la batterie.

Le courant généré augmente à mesure que plus de photons sont absorbés.

Mais, une grande partie du rayonnement solaire qui frappe la cellule solaire n'est pas convertie en électricité.

C'est parce que la lumière est composée de photons de différentes longueurs d'onde.

Certains photons frappent la cellule solaire et sont réfléchis, les empêchant d'entrer dans la cellule.

Avant d'être entraînés dans le courant, les électrons produits dans certains matériaux se recombinent avec d'autres molécules.

De même, il existe de nombreuses raisons pour un faible taux de conversion ou de faibles performances.

Le rendement de conversion des panneaux solaires utilisés dans les résidences individuelles varie entre 6 et 10 %.

Les panneaux solaires pour les installations à grande échelle et les générateurs d'énergie solaire sont construits avec les meilleures technologies et matériaux pour atteindre une efficacité maximale allant de 40 à 60%, mais ils sont aussi les plus chers.

Lorsqu'elle est exposée au soleil, une seule cellule solaire de 4 cm2 génère une tension de 0,5 à 1 V et produit 0,7 W de puissance.

Le panneau solaire le mieux conçu a normalement une performance optimale de 25 %.

Ces cellules individuelles sont connectées pour produire une différence de potentiel ou une tension plus élevée et plus d'électricité.

Certaines cellules sont câblées en série et d'autres sont connectées en parallèle.

Les modules PV sont créés en connectant une série de cellules solaires ensemble.

Et plusieurs modules photovoltaïques sont reliés entre eux pour former un générateur photovoltaïque qui peut être utilisé à la fois pour des applications de production de faible et de forte puissance.

Composants d'un système de générateur d'énergie solaire

Chaque fois que vous voyez des panneaux solaires sur le toit de quelqu'un, vous savez que cette personne a investi dans un générateur d'énergie solaire, mais avez-vous déjà réfléchi aux autres composants nécessaires au bon fonctionnement d'un système ?

Voici un guide complet de tous les composants requis pour un générateur d'énergie solaire.

Panneaux solaires

Le panneau solaire est le composant le plus important d'un générateur d'énergie solaire.

Il existe de nombreux types de panneaux solaires sur le marché.

Un panneau solaire, également connu sous le nom de module solaire, est essentiellement un réseau de cellules solaires connectées en série et en parallèle.

La différence de potentiel développée à travers une cellule solaire est d'environ 0,5 volt, de sorte que le nombre souhaité de telles cellules doit être connecté en série pour atteindre 14 à 18 volts pour charger une batterie standard de 12 volts.

Un panneau solaire est composé de panneaux solaires reliés entre eux.

Plusieurs panneaux sont reliés en parallèle et en série pour atteindre respectivement un courant et une tension optimaux.

Manette

Surcharger et sous-charger une batterie au plomb n'est pas une bonne idée.

La surcharge et la sous-charge peuvent endommager gravement le système de batterie.

Pour éviter l'une ou l'autre de ces situations, un contrôleur doit être connecté au système pour maintenir le flux de courant vers et depuis les batteries.

Les piles

Tous les générateurs d'énergie solaire n'incluent pas un réseau de batteries, mais certains systèmes qui génèrent plus d'électricité que ce qui est nécessaire pour le bâtiment qu'ils alimentent incluent une batterie pour stocker l'excès d'énergie.

Lorsque les panneaux solaires ne produisent pas assez d'énergie, comme les jours nuageux ou pluvieux, l'énergie stockée peut être utilisée.

Onduleur

L'électricité produite par un panneau solaire est en courant continu (DC).

L'électricité que nous obtenons du réseau est un courant alternatif (AC).

Ainsi, pour faire fonctionner un équipement commun à la fois du réseau et du système solaire, un onduleur doit être installé pour convertir le courant continu du système solaire en courant alternatif du même niveau que l'alimentation du réseau.

L'onduleur est directement connecté aux bornes de la batterie dans un système hors réseau, convertissant le courant continu des batteries en courant alternatif avant de l'alimenter à l'équipement.

Dans un système de raccordement au réseau, le panneau solaire est connecté directement à un onduleur, qui alimente le réseau avec la même tension et la même fréquence.

Chaque module solaire d'un système de raccordement au réseau moderne est connecté au réseau via un micro-onduleur individuel pour obtenir une tension alternative optimale de chaque panneau solaire.

Composants de générateur d'énergie solaire autonome

Dans un Générateur d'énergie solaire autonome, l'électricité générée par le panneau solaire est d'abord injectée dans le contrôleur solaire, qui charge ensuite le groupe de batteries ou l'alimente directement aux équipements CC basse tension tels que les ordinateurs portables et les systèmes d'éclairage à LED.

Normalement, la batterie est alimentée par le contrôleur solaire, mais elle peut également alimenter le contrôleur solaire lorsque l'alimentation du panneau solaire est insuffisante.

L'alimentation est ainsi maintenue universellement aux appareils basse tension directement connectés au régulateur solaire.

Les bornes des groupes de batteries sont également connectées à travers un onduleur dans ce système.

L'onduleur convertit le courant continu stocké dans le groupe de batteries en courant alternatif haute tension dans les gros appareils ménagers tels que les machines à laver, les téléviseurs plus grands, les appareils de cuisine, etc.

Composants de générateur d'énergie solaire Grid-Tie

Il existe deux types de systèmes solaires connectés au réseau : ceux avec un seul macro-onduleur central et ceux avec plusieurs micro-onduleurs.

Dans le premier type de système solaire, les panneaux solaires et l'alimentation du réseau sont reliés à un onduleur central commun appelé onduleur réseau.

L'onduleur convertit ici le courant continu du panneau solaire en courant alternatif au niveau du réseau, puis le transmet au réseau et au panneau de distribution de l'utilisateur en fonction de la demande immédiate du système.

Dans ce cas, l'onduleur de raccordement au réseau surveille également la puissance fournie par le réseau.

Supposons qu'il détecte une panne de courant dans le réseau.

Dans ce cas, il active le système de commutation du système solaire pour le déconnecter du réseau, garantissant qu'aucune énergie solaire n'est réinjectée dans le réseau lors d'une panne de courant.

Un compteur d'énergie est connecté à la ligne d'alimentation principale du réseau pour suivre les exportations et les importations d'énergie du réseau.

Dans les systèmes avec plusieurs micro-onduleurs, chaque module solaire est connecté à son micro-onduleur.

Les micro-onduleurs sont connectés ensemble pour générer la haute tension alternative requise.

Les tensions de sortie alternatives individuelles des micro-onduleurs sont additionnées pour générer une tension alternative élevée.

Fonctionnement pas à pas d'un générateur d'énergie solaire

• Lorsque les panneaux sont connectés à l'unité de batterie et exposés à la lumière du soleil, ils génèrent du courant continu, qui est acheminé vers le contrôleur de charge.

  La tension générée peut varier entre 12V et 18V en fonction de l'intensité de la lumière du soleil et de la surface du panneau (propre et sans rayures est préférable).

• Si la tension entrante dépasse 12-13V, le contrôleur de charge enverra la puissance supplémentaire à la batterie.

  Il convertira d'abord la puissance continue variable en une puissance continue plus constante.

  Lorsque la batterie est complètement chargée, le contrôleur de charge désactive automatiquement le transfert d'énergie à partir de la source d'énergie.

• Le courant du contrôleur de charge provoquera une réaction chimique à l'intérieur de la batterie, le produit étant de l'énergie stockée sous forme d'énergie chimique potentielle.

  Lorsqu'une charge est connectée à la batterie, une réaction chimique inverse permet à l'énergie chimique potentielle de se convertir en énergie électrique.

  Le courant provenant de la batterie est toujours un courant continu et un onduleur est requis dans la configuration si la charge électrique en question est adaptée au courant alternatif.

• Si l'équipement que vous essayez d'alimenter avec le générateur solaire est en courant continu et conçu pour un courant de 12 V, il peut être connecté directement à la batterie/au panneau.

  C'est l'un des avantages de l'énergie solaire.

  Les générateurs portables comprennent généralement des bornes pour une sortie 12 V CC, qui peuvent être utilisées pour alimenter des charges CC.

  Si les appareils n'acceptent que le courant alternatif (AC), la puissance est acheminée vers un onduleur pour la conversion.

• Un onduleur modifie l'alimentation 12 V CC de la batterie pour alimenter les gadgets prenant en charge le courant alternatif tels que les ordinateurs portables pris en camping.

  Cette alimentation est convertie en 110-120V AC, similaire à une prise de courant domestique.

  Tout générateur solaire portable a une prise de sortie similaire qui lit 120V AC sur son boîtier.

  Les appareils tels que les ordinateurs portables et les mini-réfrigérateurs peuvent être alimentés directement via cette prise, comme ils le feraient dans une maison.

  Permettre l'utilisation d'appareils à courant alternatif rend les générateurs solaires aussi polyvalents que les générateurs de secours.

Trucs et astuces pour tirer le meilleur parti de votre générateur d'énergie solaire

L'énergie solaire gagne rapidement en popularité dans le monde entier.

Il croît à un taux annuel de 2 %, et si les tendances actuelles se poursuivent, ce sera la source d'énergie préférée à l'échelle mondiale.

La plupart des nations modernes encouragent les gens à compter sur cette ressource renouvelable pour économiser plus d'argent et aider à préserver l'environnement.

Si elle est bien maintenue, la tendance peut continuer à offrir des avantages pour les décennies à venir.

Voici quelques autres trucs et astuces :

Emplacement

D'abord et avant tout, considérez votre emplacement actuel.

Y a-t-il beaucoup de couverture nuageuse, ou pleut-il ou neige-t-il beaucoup ?

Combien de lumière naturelle obtenez-vous chaque jour ?

Certains emplacements sont idéaux pour l'installation de panneaux solaires, tandis que d'autres peuvent bénéficier davantage d'une source électrique ou d'une batterie.

Les systèmes d'énergie solaire peuvent être bénéfiques dans les zones qui reçoivent au moins 4 à 6 heures d'ensoleillement par jour.

Déterminez l'angle du soleil pour déterminer les meilleurs emplacements pour l'installation.

Ressource

Y a-t-il une quincaillerie à proximité qui vend les pièces dont vous aurez besoin pour installer votre système d'énergie solaire ?

La commande en ligne est-elle simple et pratique ?

Existe-t-il des agences ou des professionnels qui peuvent fournir des services fiables et de haute qualité pour l'installation et la maintenance de panneaux solaires ?

Les matériaux sont-ils à un prix raisonnable et de haute qualité?

Ce sont quelques-unes des questions que vous devriez vous poser pour obtenir les meilleures offres.

Votre emplacement et votre mode de transport déterminent la commodité de la commande en ligne.

Si vous pensez que la mise en place et la maintenance du système seront difficiles, vous voudrez peut-être attendre que la technologie soit plus largement disponible dans votre région.

Budget

Les systèmes de cellules solaires sont généralement coûteux au début.

Plus tard, vous remarquerez que les coûts commencent à diminuer car l'énergie dérivée du soleil est gratuite et disponible à tout moment.

En déterminant la surface à couvrir de panneaux solaires, vous pouvez tenir compte de votre budget.

La budgétisation est essentielle afin que vous ne dépensiez pas beaucoup pour des choses dont vous n'avez pas vraiment besoin.

Vous devriez également penser aux gadgets et aux appareils qui seront alimentés par l'énergie solaire.

Longévité

Un système solaire bien entretenu peut durer 30 ans.

D'autres configurations peuvent ne durer que quelques mois ou semaines si les conditions extérieures sont extrêmement difficiles ou peuvent facilement endommager le matériau.

Vous pouvez soit fabriquer vos propres cellules solaires, soit les acheter dans un magasin.

La longévité de l'installation sera déterminée par la qualité des matériaux, l'utilisation et les applications.

Le prix n'implique pas toujours la qualité ou la longévité.

Vous devriez en savoir plus sur les différentes marques et voir les différences en termes de fonctionnalités qui augmenteront finalement la durée de vie.

Demandez conseil à des amis et à d'autres personnes qui ont utilisé la configuration.

À mesure que la technologie évolue dans l'industrie solaire, les générateurs d'énergie solaire deviendront plus petits, plus légers, plus faciles à utiliser et moins chers à mesure que les coûts des panneaux solaires continueront de baisser.

Lors de la sélection d'un générateur solaire, il est essentiel de choisir celui qui répond à vos besoins en termes de taille et de capacité, ainsi qu'une marque réputée avec une longue durée de vie des panneaux solaires.

Enfin, avant de faire un achat, assurez-vous de lire des critiques fiables sur les générateurs solaires.