Comment fonctionne une installation photovoltaïque, du panneau au compteur

Que se passe-t-il dans un panneau ?

La lumière met en mouvement des charges électriques dans la cellule, et ce mouvement sort du panneau sous forme de courant. Aucune pièce ne bouge.

Une cellule est une fine plaque de silicium, traitée pour que ses deux faces n'aient pas la même charge. Un grain de lumière arrache un électron à un atome. Le déséquilibre entre les faces pousse ces électrons dans un sens : c'est un courant. Un panneau réunit plusieurs dizaines de cellules reliées entre elles, sous un verre et dans un cadre.

Ce courant est continu : il coule toujours dans le même sens, comme celui d'une pile. Les prises de la maison délivrent du courant alternatif, dont le sens s'inverse sans arrêt.

La puissance d'un panneau se mesure sous un ensoleillement de référence, le même pour tous les fabricants. Une installation se compte en kilowatts-crête, l'unité des devis.

Le rendement compare l'électricité produite à la lumière reçue par le panneau. Un meilleur rendement prend moins de place à puissance égale, sans produire davantage par kilowatt-crête. Il ne pèse que si le toit manque de place.

À quoi sert l'onduleur ?

Il convertit le courant continu des panneaux en courant alternatif, celui du réseau et des prises.

L'onduleur cherche aussi en permanence le point de fonctionnement qui tire le plus de puissance des panneaux, car ce point bouge avec la lumière et la température. Et il surveille le réseau : il se coupe quand le réseau tombe, pour ne pas envoyer de courant dans une ligne où quelqu'un travaille.

Deux câblages coexistent. Un onduleur central reçoit les panneaux en chaîne et sert toute l'installation. Un micro-onduleur se fixe sous chaque panneau, ou sous chaque paire.

La différence apparaît avec l'ombre. Sur une chaîne reliée à un onduleur central, un module masqué par une cheminée tire toute la chaîne vers le bas. Avec un micro-onduleur par panneau, le module masqué produit moins et ses voisins continuent. La production se lit alors panneau par panneau, ce qui aide à repérer une panne.

La forme du toit décide. Des pans multiples, des ombres ou un arbre qui grandira poussent vers les micro-onduleurs, pas un pan unique et dégagé. Le guide onduleur central ou micro-onduleurs reprend ce choix avec les plages de puissance, ce que l'ombre retire à une chaîne et les défaillances relevées sur un parc suivi.

L'onduleur a sa propre garantie, distincte de celle des panneaux. Les plans d'affaires retiennent un renouvellement tous les dix ans⁵. Faites écrire la durée exacte de la garantie sur le devis.

Comment le courant arrive-t-il au compteur ?

À la sortie de l'onduleur, le courant alternatif passe par ses propres protections puis rejoint le tableau électrique. Il entre dans la maison comme n'importe quelle autre arrivée.

Entre les panneaux et l'onduleur, la partie continue a ses organes de coupure et sa mise à la terre. C'est la portion la plus sensible : un contact mal serré y chauffe, et un arc électrique s'y éteint mal. Côté alternatif, un disjoncteur dédié protège la ligne jusqu'au tableau.

Avant la mise en service, le Consuel vérifie la conformité électrique et délivre une attestation, qu'Enedis exige avant de raccorder. L'installateur monte le dossier, à votre nom.

Le compteur communicant mesure dans les deux sens : ce que vous tirez du réseau et ce que vous y renvoyez. La production consommée sur place ne passe par aucun compteur, elle évite un achat. Seul le surplus est compté, et votre acheteur le paie.

D'où vient la production, mois par mois ?

De l'irradiation, la lumière reçue par le toit. Elle change avec la saison, l'heure et les nuages, et la production suit sans délai.

PVGIS, l'outil du Centre commun de recherche de la Commission européenne, relève cette irradiation heure par heure sur des années de mesures satellitaires. Le site reprend ses valeurs aux préfectures des départements, relevées à l'avance. Il n'interroge PVGIS pendant votre visite que pour le point exact de votre toiture.

La Haute-Garonne, mois par mois :

Le creux d'hiver et le sommet d'été se retrouvent partout en métropole. D'un département à l'autre, seule l'échelle change.

96 départements · PVGIS

1 0551 624 kWh / kWc / an

• 971
• 972
• 973
• 974
• 976

Chaque département porte la production annuelle d'un kilowatt-crête, relevée à sa préfecture. La carte des départements mène à la page du vôtre. Le guide ensoleillement et production explique pourquoi cette lumière se mesure en énergie. Il dit aussi ce qu'un ciel couvert laisse passer.

Où sont posés les panneaux, en vrai ?

Parmi les champs de panneaux dont l'orientation est renseignée, 51 %³ sont posés plein sud. Le reste se répartit sur les autres directions.

Le site compte les champs de panneaux déclarés dans les diagnostics de performance énergétique des maisons individuelles, publiés par l'ADEME. Une maison peut en déclarer plusieurs, un par pan de toit.

La page des chiffres du parc donne les inclinaisons déclarées, les effectifs, les limites du relevé et la part des maisons équipées par département.

Un toit orienté autrement reste valable. Le guide combien de panneaux montre comment l'orientation entre dans le dimensionnement.

Des modules posés au-dessus de la couverture ne chargent pas le toit comme des éléments qui la remplacent. Le guide tuiles solaires dit ce que cette seconde voie engage, assurance comprise. Quand le toit ne convient pas, reste le terrain. Le guide panneaux au sol et carport solaire donne les seuils d'urbanisme et l'effet sur le calcul.

Qu'est-ce qui s'use, qu'est-ce qui dure ?

Les panneaux durent en perdant lentement de la puissance. L'onduleur se remplace en cours de route.

Cette perte s'appelle la dégradation annuelle. Le Fraunhofer ISE la retient à 0,7 % par an¹ sur la durée de vie d'un système en toiture à modules de silicium.

La garantie de puissance courante porte sur 80 % de la puissance initiale après vingt-cinq ans⁴. Un panneau qui atteint ce seuil produit encore, et rien n'oblige à le déposer.

Un devis porte deux garanties. Celle du produit couvre le panneau, celle de puissance couvre ce qu'il produit. Comparez leurs durées d'un devis à l'autre. Le guide durée de vie et garanties réunit les durées garanties par les fabricants et celle que retient l'éco-organisme de la filière, jusqu'au recyclage des panneaux.

L'onduleur est un appareil électronique. Il chauffe, ses composants vieillissent, et les plans d'affaires prévoient son renouvellement tous les dix ans⁵. Portez cette dépense dans votre calcul dès le départ.

Le câblage, les fixations et le verre tiennent. Une installation photovoltaïque n'a ni moteur, ni pompe, ni filtre à changer.

Ce qui peut changer ces chiffres

L'ombre d'abord. Un arbre qui pousse, une cheminée ou le pignon du voisin retire de la production aux heures où elle vaut le plus. Le câblage fixe l'ampleur de la perte.

L'encrassement ensuite. Poussière, pollen et déjections d'oiseaux réduisent la lumière qui atteint les cellules. La pluie lave la plupart des salissures sur un toit incliné ; un toit presque plat en retient davantage. Le guide entretien et nettoyage des panneaux donne l'inclinaison à partir de laquelle les intempéries suffisent, et ce qui s'entretient.

La température joue à rebours de l'intuition : sous la même lumière, une cellule chaude produit moins qu'une cellule froide. Une journée de printemps lumineuse et fraîche peut rendre plus qu'un après-midi d'août écrasant.

Enfin, un onduleur mal dimensionné. Trop petit, il écrête les pointes de production. Trop grand, il travaille loin de son meilleur point et coûte plus cher. Ce dimensionnement se lit sur le devis et se discute.

Notre maison de référence produit 7 230 kWh par an⁶, sur un toit plein sud sans ombre, à Toulouse. Chez vous, ces quatre facteurs déplacent le résultat. Calculez votre cas et emportez le résultat en rendez-vous.