L'énergie solaire photovoltaïque vient des rayons solaires. Elle peut être transformée en électricité grâce à des panneaux photovoltaïques. Il s’agit d’une technologie clé dans la transition vers des sources d'énergie renouvelable.
Qu’est-ce que l’énergie solaire photovoltaïque ?
L’énergie solaire photovoltaïque est une énergie renouvelable. Cette source d'énergie peut être transformée en électricité grâce à des panneaux photovoltaïques. Le terme « photovoltaïque » combine les mots « photo » (lumière) et « voltaïque » (électricité), illustrant ainsi le processus par lequel la lumière solaire est transformée en énergie électrique.
Comment fonctionne l’énergie photovoltaïque ?
Le principe de fonctionnement de l’énergie solaire photovoltaïque repose sur l’effet photovoltaïque, découvert en 1839 par Edmond Becquerel. Des cellules photovoltaïques, principalement constituées de matériaux semi-conducteurs tels que le silicium, captent les photons de la lumière du soleil. Cette absorption génère un déplacement d’électrons, créant alors un courant électrique. Les cellules sont regroupées dans des panneaux ou modules solaires photovoltaïques, qui peuvent être installés sur des toits, des terrains ou intégrés dans des structures urbaines comme des fenêtres ou des revêtements de façade.
Il existe plusieurs types de modules du fait de différentes technologies de cellules photovoltaïques (lien). Parmi les technologies dominantes, on retrouve :
- Les cellules monocristallines construites à partir d’un seul cristal de silicium, elles proposent un haut rendement..
- Les cellules polycristallines composées de multiples cristaux de silicium. Elles sont moins chères à fabriquer que les cellules monocristallines mais offrent un rendement légèrement inférieur.
- Les cellules photovoltaïques à couches minces constituées de plusieurs couches minces de matériaux semi-conducteurs déposées sur un substrat. Elles offrent une alternative flexible et plus légère aux cellules photovoltaïques traditionnelles.
- Les cellules à pérovskites, une technologie émergente, promettent des coûts de production plus bas et un rendement élevé.
Les composants d’un système photovoltaïque et leur fonctionnement
Un système photovoltaïque typique comprend plusieurs composants principaux :
- Les panneaux photovoltaïques capturent l’énergie solaire et la convertissent en courant continu (DC).
- L’onduleur convertit le courant continu (DC) (Lien) en courant alternatif (AC) (lien), compatible avec les réseaux électriques (lien) domestiques et commerciaux. Il existe divers types d’onduleurs :
- Les onduleurs centralisés utilisés pour de grandes installations comme les centrales solaires.
- Les onduleurs string qui connectent plusieurs panneaux solaires en série.
- Les micro-onduleurs installés sur chaque panneau solaire, permettant une optimisation individuelle.
- Le système de montage est la structure qui soutient les panneaux en position optimale pour capter le soleil.
- Le câblage électrique et les dispositifs de protection assurent la sécurité et l’efficacité de la transmission de l’électricité.
Avantages environnementaux et économiques de l’énergie solaire photovoltaïque
L’énergie solaire photovoltaïque offre des avantages significatifs d’un point de vue aussi bien environnemental qu’économique. Du côté environnemental, elle émet peu de gaz effet de serre et participe au remplacement des énergies fossiles, principales responsables du changement climatique. La Base Empreinte de l’Ademe estime que l'empreinte du photovoltaïque sur toute sa durée de vie évolue entre 25 et 44 gCO2eq/kWh contre 418 gCO2eq/kWh pour le gaz et 730 gCO2eq/kWh pour le fioul. Économiquement, les prix des technologies solaires ont considérablement baissé au cours des dernières décennies, rendant cette énergie compétitive. En outre, elle favorise la création d'emplois locaux liés à l'installation et à l'entretien des systèmes solaires.
En France, le coût moyen de l’énergie solaire est passé de 350 €/MWh en moyenne à entre 22 €/MWh et 89 €/MWh. rendant la production d’énergie solaire de plus en plus accessible. Selon l’Agence internationale de l’énergie, la capacité installée en énergie solaire photovoltaïque a atteint à l’échelle mondiale plus de 1600 GW en 2023, représentant une part significative de la production mondiale d’électricité.
L’autoconsommation, un axe de développement pour l’énergie solaire
L’autoconsommation fait son chemin dans le développement de l’énergie solaire, en permettant aux particuliers, aux collectivités et aux entreprises de produire et de consommer leur propre électricité générée par des panneaux photovoltaïques. Ce modèle valorise une approche locale de la consommation énergétique et sensibilise fortement les consommateurs aux enjeux énergétiques.
En France, les initiatives telles que celles de l’ADEME (lien), les appels d’offres nationaux jouent et de nombreuses initiatives locales portées par des collectivités et des citoyens favorisent l’autoconsommation.
Dans le monde, des projets off-grid (hors réseau) se développent, offrant des alternatives pour des zones éloignées ou des communautés isolées. Comme pour l’autoconsommation, les systèmes off-grid illustrent une tendance croissante vers une production énergétique décentralisée et durable, capable de répondre aux besoins locaux tout en soutenant les objectifs globaux de transition énergétique (lien).
Les défis et les tendances futures de l’énergie solaire photovoltaïque
Le développement des technologies photovoltaïques doit passer plusieurs jalons. Par exemple, la variabilité du solaire appelle un mix renouvelable équilibré, de l'accompagnement à la flexibilité de la consommation et un déploiement de solutions de stockage.Parallèlement, le pilotage de la consommation via des réseaux électriques intelligents est en train de s’intensifier, permettant une gestion optimisée de l’énergie et une meilleure adaptation aux pics de demande.
Le photovoltaïque est ainsi voué à un rôle important dans le mix énergétique à venir, particulièrement si l'on souhaite atteindre la neutralité carbone en 2050. En plus de ses contributions à la décarbonation, l'expansion de l'industrie photovoltaïque représente également une opportunité de réindustrialisation pour la France. La relocalisation de la production de panneaux solaires et le développement d'une chaîne de valeur complète sur le territoire national sont des leviers pour renforcer l'autonomie énergétique et créer des emplois dans un secteur en pleine croissance.