LES PANNEAUX SOLAIRES .

( Panneaux photovoltaïques )

Ce qu'il faut savoir .
        
1-TYPES DE PANNEAUX SOLAIRES :    
    - CELLULES MONO-CRISTALLINES : Rendement élevé, entre 12 et 16 %. Technologie de production difficile donc coût de production élevé.
    - CELLULES POLY-CRISTALLINES : Rendement entre 10 et 13 %. Technologie de production plus facile donc coût moins élevé que les mono-cristallines.
    A quel moment intervient le RENDEMENT ? Trés simple. Imaginons une Irradiance Solaire de 1000 watts par mètre carré de surface plane, orientation sud, dont l'angle d'inclinaison est égal à la latitude du site. Un panneau solaire de 1 m2 exposé perpendiculairement aux rayons solaires et ayant un rendement de 10 % produira : 1000 W x 10 % = 100 W.

2-PUISSANCE : La puissance en watt d'un panneau ( PS ) indiquée par les constructeurs est une     puissance " Crête ", c'est à dire maximum. Cette puissance est obtenue dans des conditions bien précises que beaucoup de "techniciens vendeurs" oublient de préciser au client éventuel ou sont tout simplement ignorant de la chose.
    Cette puissance crête est atteinte par une trés belle journée d'hiver, par temps froid quand le soleil est à son ZENITH et que la limpidité de l'atmosphère lui permet, (au soleil) de diffuser une irradiance de 1000 W par mètre carré de surface, étant bien entendu que le PS doit impérativement être perpendiculaire aux rayons solaires ( RS ), parfaitement ventilé, (une température élevée fait chuter la tension d'un PS) et exempt de poussière ou souillure. ( Combien de fois nettoyez vous votre PS ? )
    Un mètre carré de cellules photovoltaïques mono-cristal. peut produire 150 W de puissance.

3-TENSION (volts) : Ne pas se fier à la tension que peut indiquer un voltmètre pour en déduire
    que le PS charge les batteries sur lesquelles il est raccordé par l'intermédiaire d'un
    régulateur bien entendu.
    Un PS débite facilement une tension de 12 volts dés qu'il reçoit "un peu de lumière", mais ce n'est pas suffisant pour produire de la puissance électrique. En effet pour produire une   puissance, il faut la conjonction de 2 éléments :
    Des VOLTS et des AMPERES. PUISSANCE en WATT = VOLTS x AMPERES.
    Un PS est constitués d'un assemblage de cellules photovoltaïques reliées en série et en parallèle.Une cellule délivre une tension de 0,5 volt dés quelle est un tant soit peu "éclairée" c'est adire exposée à des rayons lumineux même de faible intensité. Ex : 30 cellules raccordées en série produiront une tension minimale de : 0,5 volts x 30 = 15 volts.

4-INTENSITE (ampères) : L'Intensité délivrée par une cellule est directement et proportionnellement liée à l'importance de l'irradiation solaire. Dans les conditions optimales d'irradiation 1000 w/m2 un PS de 100 W débitera un courant de 6 ampères sous une tension de 16,7 volts. ( En circuit ouvert un PS peut atteindre 21,5 volts.)
    Quand les 2 paramètres TENSION et INTENSITE sont réunis le PS produit une puissance de: 16,7 volts x 6 ampères = 100 watts.
     Avec "peu de lumière" une cellule ne délivrera que quelques milliampères, donc trés peu de PUISSANCE. ( 15 volts x 0,02 ampères = 0,3 watt par exemple. )

5-ORIENTATION D'UN PANNEAU SOLAIRE :
    Angle d'incidence : C'est l'angle formé par le plan du PS et les rayons solaires ( RS ). Cet angle a une grande importance. L'Angle incident "OPTIMAL" est un angle de 90°. Chaque fois que cet angle diminue, la surface (m2) du PS exposée aux radiations solaire diminue et partant de là, la puissance fournie par le PS diminue.

LE COEFFICIENT DE REDUCTION DE LA PUISSANCE D'UN PS DÛ A UNE MAUVAISE INCLINAISON DU PS EST EGAL AU SINUS DE L'ANGLE INCIDENT.     Angle incident = 90° sinus = 1. 1 m2 x 1 = 1 mètre carré. Rendement = 100 %.     Angle incident = 60° sinus = 0,86 1 m2 x 0,86 = 0,86 mètre carré. Rendement = 86 %.     A noter que le rendement dont il est question ci-dessus est un rendement dû à l'orientation du     PS et non pas dû à la qualité du produit comme il en est question dans le 1er paragraphe.

    
    Angle d'inclinaison : C'est l'angle formé par le plan du PS par rapport à l'horizontale.

    Angle zénital : C'est l'angle formé par les rayons solaires et l'horizontale.Il varie en fonction     de la
     hauteur du soleil au dessus de l'horizon.

QUAND LA SOMME DE L'ANGLE D'INCLINAISON ET DE L'ANGLE ZENITAL     EST EGALE A 90 DEGRES LE PS EST EN ORIENTATION OPTIMALE SUR LE     PLAN VERTICAL.

    En AZIMUT, seule une rotation automatisée permettra d'atteindre le rendement maximum que l'on peut attendre d'un PANNEAU SOLAIRE. En effet, quand un PS n'est pas, sur le plan horizontal, positionné perpendiculairement aux RS, il y a là encore un coefficient de réduction qui intervient. Ex : En période d'équinoxe, à 9 ou 15 heures, l'angle incident en azimut est de 35 ° le coefficient réducteur est donc égal au sinus de 35° c'est à dire 0,58 ou 58 % .

Conditions et limites d'utilisation d'un PS .

    Le lecteur trouvera à la fin de cette étude :
    a) Un diagramme solaire qui donne en degrés la "hauteur" solaire à différentes heures de la     journée aux dates suivantes : 21 juin, 22 mars, 22 septembre et 21 décembre; sous une  latitude de 43 ° Nord c'est à dire sensiblement à la hauteur de PERPIGNAN.
    b) Un tableau qui indique les rendements d'un PS aux périodes citées ci-dessus, en fonction
    de l'heure et du positionnement du PS tant sur le plan vertical que sur le plan horizontal.
    Ex : Un PS fixe en azimut, orientation plein Sud, inclinaison 45 °, le 22 mars ou septembre à  10 ou 14 heures( temps universel ) : Rendement = 77 % , ce qui veut dire qu'à ce moment précis, un PS de 100W ne produira que 77 watts sous des conditions météo. OPTIMALES.
    Le lecteur notera le TRES FAIBLE RENDEMENT d'un PS posé à plat sur un camping-car
    en SOLSTICE d'HIVER.
    c) Deux cartes de rayonnement solaire GLOBAL, QUOTIDIEN et MOYEN Janvier et Juillet .Le lecteur remarquera qu'à hauteur de MACON par exemple le rayonnement est divisé par TROIS entre Juillet et Janvier .

Conclusion .

    Un panneau solaire c'est bien, mais il faut en connaître les limites trop souvent ignorées  par bon nombre d'utilisateurs.

    Expérience pour les sceptiques :
    Poser sur un trépied, un appareil photo du type "REFLEX" à posemètre intégré. Objectif pointé plein Sud et incliné à 45° sur l'horizon par exemple. Observer la diminution du temps de pose entre 9 heures et 12 heures et l'augmentation du temps de pose entre 12 heures et 15 heures. LA DEMONSTRATION CE PASSE DE COMMENTAIRE , car comme tout le monde le sait le posemètre d'un appareil photo, c'est trés souvent une cellule au SILICIUM comme un PS.
    Pour une comparaison avec un PS à plat, l'objectif doit être orienté à la verticale.
    
Etude réalisée par