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Batiment agricole solaire
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 Description d’un système photovoltaïque raccordé au réseau
Comment cela fonctionne-t-il ?
Une centrale photovoltaïque est constituée d’un ensemble de capteurs ou panneaux photovoltaïques et d’un ou plusieurs onduleurs.
Suivant la réglementation nationale et les exigences de la compagnie électrique, le courant solaire peut être injecté:
■ directement dans le réseau de distribution pour être vendu à un tarif fixe, indépendamment de l’achat habituel de courant pour les besoins du bâtiment
■ dans le réseau intérieur du bâtiment pour alimenter les appareils en fonctionnement, seuls les excédents étant envoyés sur le réseau. On parle alors d’auto-consommation.
Dans les deux cas, lorsque les besoins sont supérieurs à la production (nuages, nuit), le réseau fournit le courant nécessaire comme d’habitude. Toutes ces opérations sont complètement transparentes pour l’utilisateur.
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■ Les capteurs
Les capteurs photovoltaïques sont constitués d’un ensemble de cellules photovoltaïques qui génèrent un courant continu lorsqu’elles sont exposées à la lumière.
C’est « l’effet photovoltaïque » découvert par le physicien français Edmond Becquerel en 1839: ce phénomène physique est caractéristique de certains matériaux appelés « semi-conducteurs », dont le plus connu est le silicium également utilisé pour les composants électroniques.
Lorsque les « grains de lumière », appelés photons, heurtent une mince surface de ces matériaux, ils transfèrent leur énergie aux électrons de la matière, ceux-ci se mettent immédiatement en mouvement dans une direction particulière, créant ainsi un courant électrique sans aucun mouvement apparent.
Ce courant continu est recueilli au niveau des cellules photovoltaïques par des fils métalliques très fins et peut être ajouté au courant venant d’autres cellules et par extension d’autres panneaux photovoltaïques.
Ce courant peut alors être utilisé pour toutes sortes d’applications, y compris la recharge d’une batterie. Pour la connexion au réseau, le courant continu doit être transformé en courant alternatif normalisé (230-240 Volts - 50 Hertz) par un appareil électronique spécial, l'onduleur.
Les capteurs les plus utilisés actuellement sont des panneaux rectangulaires de quelques centimètres d’épaisseur, pesant quelques kilos et d’une surface comprise entre 0.5 et 3 m2, leurs performances sont variables selon la composition du semiconducteur et la technologie utilisée (rendement de
8 à 14%)
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 Pour obtenir la production annuelle maximale en Europe, les panneaux doivent être orientés plein Sud avec un angle par rapport à l’horizontale compris entre 25° (en Espagne) et 35° (aux Pays-Bas). Malgré les pertes engendrées, une variation jusqu’à 45° par rapport au Sud et une inclinaison entre 20 et 45° sont acceptables dans la plupart des pays européens.
Grâce au retour d’expérience, il est possible, en connaissant la localisation précise, la puissance-crête, l’orientation et l’inclinaison d’une installation donnée, de calculer la production électrique annuelle moyenne avec une faible marge d’erreur.
■ L’onduleur
Il a pour rôle de convertir le courant continu des panneaux photovoltaïques en courant alternatif identique à celui d’EDF. C’est un appareil électronique de haute technologie conçu pour répondre à toutes les exigences du réseau, comme la qualité, la sécurité et la fiabilité, et pour permettre un contrôle parfait du fonctionnement.
■ Les autres composants
Une structure porteuse est généralement nécessaire pour fixer le champ de panneaux sur le bâtiment. Diverses solutions sont possibles: aluminium, acier, plastique ou même bois.
Des câbles électriques spécialement conçus pour l’extérieur sont en général utilisés pour connecter les panneaux à l’onduleur, mais la connexion entre l’onduleur et le réseau peut être réalisée à l’aide de câble ordinaire, avec des fusibles et des coupe circuits correctement calibrés.
Parfois, surtout pour les grandes installations, une boîte de jonction peut être utilisée. Enfin, un compteur supplémentaire peut être installé à la sortie de l’onduleur.
■ Fiabilité et entretien:
Le rendement des panneaux est généralement garanti pour être supérieur à 80 % de la valeur initiale au bout de 25 ans ou plus. La garantie pour les autres composants est en général d’au moins un an, mais des dispositions spécifiques peuvent être proposées par les revendeurs ou les installateurs.
Les travaux d’installation sont couverts par l’assurance de l’installateur conformément aux règles du secteur du bâtiment (garantie décennale)
Du moment que l’installation a été réalisée, contrôlée et mise en service conformément aux règles de l’art, la maintenance quotidienne se résume à presque rien.
Afin de produire le maximum d’énergie, les panneaux doivent être nettoyés de temps en temps de la poussière ou des déjections d’oiseaux. Ceci doit être vérifié régulièrement, surtout en cas d’intégration en façade.
Si la pluie ne suffit pas à faire le travail, un nettoyage manuel de temps en temps peut s’avérer nécessaire. Un contrôle visuel périodique, surtout après une tempête, suffira pour détecter tout problème sur les parties extérieures (bris, arrachage)
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 ■ L’intégration architecturale
Différentes solutions conviennent pour l’intégration du champ de panneaux, suivant la configuration du bâtiment (place disponible au Sud, type de couverture, bâtiment neuf ou ancien)
Comme les panneaux solaires seront sensés faire partie du bâtiment pour des dizaines d’années, il convient de soigner particulièrement l’esthétique de l’intégration.
Pose de type « surimposée »
Pose de type « intégrée »
Pose de type « Intégration façade »
Pose de type « Toiture terrasse »
■ Résultats attendus
La production brute d’un toit solaire dépend de plusieurs facteurs:
■ la situation géographique (latitude, longitude et altitude)
■ l’orientation (Sud) et l’inclinaison (angle/horizontale)
■ les masques éventuels (ombres portées, mousses)
■ les conditions climatiques (nuages, neige)
■ les performances réelles des panneaux et des onduleurs.
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Pour tous renseignements:
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Batiment agricole solaire
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