Comment fonctionne une installation photovoltaïque, du panneau au compteur

Que se passe-t-il dans un panneau ?

La lumière qui arrive sur une cellule met des charges électriques en mouvement, et c'est ce mouvement qui sort du panneau. Il n'y a là aucune pièce mobile.

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

Le courant qui en sort est continu. Il coule toujours dans le même sens, comme celui d'une pile. Les prises de la maison, elles, délivrent du courant alternatif, dont le sens s'inverse sans arrêt. C'est la première conversion à faire, et elle occupe toute la section suivante.

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, et c'est cette unité que portent les devis.

Le rendement, lui, compare l'électricité produite à la lumière reçue par la surface du panneau. Un panneau de meilleur rendement occupe moins de place à puissance égale. Il ne produit pas davantage par kilowatt-crête : deux installations de même puissance rendent la même chose au même endroit. Le rendement ne pèse donc que si votre toit manque de place.

À quoi sert l'onduleur ?

Il convertit le courant continu des panneaux en courant alternatif, celui du réseau et de vos prises. Sans cette conversion, rien de ce qui sort du toit ne sert dans la maison.

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

Deux façons de câbler tout cela 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 de panneaux.

La différence entre les deux se voit dès qu'une ombre passe. Sur une chaîne reliée à un onduleur central, un module masqué par une cheminée tire la chaîne entière 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.

C'est donc la forme de votre toit qui décide. Des pans multiples, des ombres portées, un arbre qui grandira : ces trois cas poussent vers les micro-onduleurs. Un pan unique et dégagé n'a pas ce besoin. Nous reprenons ce choix appareil par appareil dans le guide onduleur central ou micro-onduleurs. Il donne les plages de puissance, ce que l'ombre retire à une chaîne, et les défaillances relevées sur un parc suivi.

L'onduleur porte sa propre garantie, distincte de celle des panneaux. Les plans d'affaires retiennent un renouvellement tous les dix ans. Demandez la durée exacte de la garantie à votre installateur, et faites-la écrire sur le devis.

Comment le courant arrive-t-il au compteur ?

Le courant alternatif qui sort de l'onduleur rejoint le tableau électrique, après des protections qui lui sont propres. De là, 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 de l'installation : un contact mal serré y chauffe, et le courant continu n'aide pas à éteindre un arc électrique. Côté alternatif, un disjoncteur dédié protège la ligne qui rejoint le tableau.

Avant la mise en service, un organisme vérifie la conformité électrique. Le Consuel délivre l'attestation, et Enedis l'exige avant de raccorder. L'installateur monte le dossier, mais c'est votre nom qui figure dessus.

Au bout de la chaîne, le compteur communicant mesure dans les deux sens : ce que vous tirez du réseau, et ce que vous y renvoyez. La production que vous consommez sur place ne franchit aucun compteur, elle évite simplement un achat. Seul le surplus est compté, et c'est lui que votre acheteur paie.

D'où vient la production, mois par mois ?

La production vient de l'irradiation, c'est-à-dire de 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. Nous avons relevé ses valeurs aux préfectures des départements, et le site les lit dans son dépôt. Il n'interroge PVGIS pendant votre visite que pour le point exact de votre toiture.

Voici la Haute-Garonne, mois par mois.

Regardez la forme avant la hauteur des barres. Le creux d'hiver et le sommet d'été se retrouvent partout en métropole, et ce qui change d'un département à l'autre, c'est l'échelle.

96 départements · PVGIS

1 0601 603 kWh / kWc / an

• 971
• 972
• 973
• 974
• 976

Chaque département porte la production annuelle d'un kilowatt-crête, relevée à sa préfecture. Le vôtre a sa page, avec ses barres mensuelles et sa boussole des orientations, et la carte des départements y mène. Le guide ensoleillement et production explique pourquoi cette lumière se mesure en énergie et non en heures de soleil, et ce qu'un ciel couvert en laisse passer.

Où sont posés les panneaux, en vrai ?

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

Ce chiffre ne vient pas d'un sondage. Le site lit un par un les diagnostics de performance énergétique des maisons individuelles, publiés par l'ADEME, et compte les champs de panneaux qui y sont déclarés. Une même maison peut en déclarer plusieurs, un par pan de toit.

Les inclinaisons déclarées, les effectifs derrière chaque part et les limites du relevé sont sur la page des chiffres du parc. Elle donne aussi la part des maisons équipées, département par département.

Un toit tourné autrement n'est pas disqualifié pour autant, et le guide combien de panneaux montre comment l'orientation entre dans le dimensionnement.

La façon de poser compte aussi. Des modules ajoutés 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 du tout, il reste le terrain. Le guide panneaux au sol et carport solaire en donne les seuils de déclaration préalable et de permis de construire, et ce qui change au calcul.

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

Les panneaux durent en perdant lentement de la puissance, et l'onduleur, lui, se remplace en cours de route.

Cette perte porte un nom, la dégradation annuelle. Le Fraunhofer ISE la retient à 0,7 % par an sur la durée de vie d'un système en toiture à modules de silicium. La baisse est lente et régulière, elle ne s'entend pas et ne se voit pas.

Les fabricants s'engagent sur cette perte, et la garantie de puissance courante porte sur 80 % de la puissance initiale après vingt-cinq ans. Ce seuil n'est pas une date de péremption : un panneau qui l'atteint produit encore, et rien n'oblige à le déposer.

Deux garanties coexistent d'ailleurs sur un devis. Celle du produit couvre le panneau lui-même, celle de puissance couvre ce qu'il produit. Demandez la durée de chacune, et comparez-les d'un devis à l'autre. Le guide durée de vie et garanties réunit ces durées : celles que les fabricants garantissent, et celle que l'éco-organisme de la filière retient. Cette dernière compte 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 ans. Portez cette dépense dans votre calcul plutôt que de la découvrir en route.

Le câblage, les fixations et le verre, eux, tiennent. Aucune pièce ne tourne dans une installation photovoltaïque, il n'y a ni moteur, ni pompe, ni filtre à changer.

Ce qui peut changer ces chiffres

L'ombre pèse en premier. Un arbre qui pousse, une cheminée, le pignon du voisin : l'ombre retire de la production aux heures où elle vaut le plus. Le câblage décide de l'ampleur de la perte, comme la section sur l'onduleur l'a montré.

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

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

Reste l'onduleur, quand il est 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 il se discute.

Notre maison de référence produit 7 162 kWh par an, sur un toit plein sud sans ombre, à Toulouse. Chez vous, ces quatre facteurs déplacent le résultat. Nous ne vendons rien et nous ne transmettons aucun devis : calculez votre cas, gardez le résultat, emportez-le en rendez-vous.