📚 Leçon 8 – Le panneau solaire 

🎯 Objectifs pédagogiques

  • Comprendre comment fonctionne un module photovoltaïque.
  • Identifier les différents types de panneaux solaires et leurs caractéristiques.
  • Maîtriser les notions clés : puissance crête, rendement, tolérance.
  • Lire et interpréter une courbe I-V, en tenant compte des effets de température et d’ombrage.

1️⃣ Comprendre comment fonctionne un module photovoltaïque

  • Un module photovoltaïque est un assemblage de cellules solaires reliées entre elles.
  • Chaque cellule est composée de silicium semi-conducteur qui capte les photons du soleil.
  • Lorsqu’un photon frappe la cellule, il libère un électron → cela génère un courant électrique continu (DC).
  • Les cellules sont protégées par du verre et encapsulées dans plusieurs couches (EVA, backsheet) pour résister aux conditions extérieures.
  • Plusieurs modules reliés forment un champ solaire, qui alimente un onduleur pour transformer le courant continu en courant alternatif utilisable.

Exemple d’illustration e-learning :

Animation simple montrant les photons frappant la cellule, les électrons se déplaçant, et l’électricité circulant dans un circuit.

2️⃣ Identifier les différents types de panneaux solaires et leurs caractéristiques

Monocristallin


  • Aspect noir uniforme, cellules taillées dans un cristal unique.
  • Rendement élevé (18–22 %).
  • Plus cher, mais meilleure efficacité en espace limité.
Polycristallin


  • Aspect bleu tacheté, plusieurs cristaux de silicium fondus ensemble.
  • Rendement moyen (15–18 %).
  • Moins coûteux, adapté aux grandes surfaces disponibles.
Couches minces (Thin film)


  • Silicium amorphe ou autres matériaux (CdTe, CIGS).
  • Rendement plus faible (10–13 %), mais flexibles, légers.
  • Utilisés sur toitures légères, façades ou applications mobiles.

3️⃣ Maîtriser les notions clés : puissance crête, rendement, tolérance


Puissance crête (Wc)


  • Puissance maximale qu’un panneau peut délivrer dans des conditions standard (ensoleillement 1000 W/m², température 25 °C).
  • Exemple : un panneau de 300 Wc produit 300 W en conditions idéales.
Rendement (%)


  • Rapport entre l’énergie lumineuse reçue et l’électricité produite.
  • Exemple : un panneau de 1,6 m² et 300 Wc a un rendement ≈ 18 %.
Tolérance de puissance


  • Indique l’écart possible entre la puissance annoncée et la puissance réelle.
  • Exemple : un panneau 300 Wc avec tolérance -3 % / +3 % peut en réalité produire entre 291 et 309 W.

4️⃣ Lire et interpréter une courbe I-V, en tenant compte des effets de température et d’ombrage


Courbe I-V
  •  Courbe I-V = relation entre intensité (I) et tension (V) d’un panneau.


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Point de puissance maximale (MPP)
  • endroit où le produit I × V est maximal → c’est là que le panneau délivre le plus d’énergie.


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Impact de la température :


  • Quand la température augmente → tension diminue → rendement baisse.
  • Exemple : perte de 0,4 à 0,5 % par degré au-dessus de 25 °C.

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Impact de l’ombrage :


  • Une seule cellule ombragée peut réduire fortement la production d’un module.
  • Les diodes bypass permettent de limiter la perte, mais pas de l’éliminer complètement.

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Quizz

Production annuelle d'un panneau ?

Un panneau de 400 Wc reçoit en moyenne 5 h de plein soleil par jour.

En supposant un PR de 0,85, quelle est sa production annuelle approximative ?

  • 400 kWh/an
  • 620 kWh/an
  • 850 kWh/an
  • 1200 kWh/an

Réponse > * 

Influence température ? 

 Si la température du panneau augmente de 20 °C au-dessus des conditions standard (25 °C), entraînant une perte de 0,5 % par degré, quelle perte totale doit-on appliquer ?

  • 2 %
  • 5 %
  • 10 %
  • 8 à 10 %

Réponse > 

Site chaud et poussiéreux ? 

 Dans un site chaud et poussiéreux, on ajoute 5 % de pertes (température) et 2 % (poussière). Quelle sera la production annuelle du panneau (400 Wc, 5 h/j, PR = 0,85) ?

  • 621 kWh/an
  • 577 kWh/an
  • 450 kWh/an
  • 300 kWh/an

Réponse > 

L’impact d’un ombrage ?

 Quel est l’impact d’un ombrage récurrent de 10 % en plus des pertes précédentes (température + poussière) ?

  • Production ≈ 620 kWh/an
  • Production ≈ 577 kWh/an
  • Production ≈ 519 kWh/an
  • Production ≈ 400 kWh/an

Réponse > * 

Q&A 

 Parmi ces affirmations, laquelle est fausse ?

  • Un panneau plus chaud produit moins de tension.
  • L’ombrage peut réduire fortement la production.
  • Le PR intègre déjà certaines pertes comme câblage et MPPT.
  • Plus la température est élevée, plus le rendement est meilleur.

Réponse > * 

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