Si l'habitation se trouve en milieu isolé ( notamment dans les pays en voie de développement), que le raccordement est trop élevé, une installation photovoltaïque peut s'avérer une bonne alternative peut couvrir les besoins : en éclairage, appareils électroménagers et pompage et surpression de l'eau.
Pour le chauffage et la production d'eau chaude, il faut recourir à une autre énergie ( fioul, bois, gaz, solaire thermique).
Coûts en site isolé : l'installation complète ( modules, support, batteries, régulation) peut varier entre 15 € Ht par watt ( pour une puissance de 1.5 à 2 kW) et 40€ Ht par watt ( pour une puissance de 200 à 400 W).
Installation photovoltaïque dans des réseaux denses de distribution d'électricité
Les installations photovoltaïques peuvent être raccordées au réseau, ce qui représente une économie importante en investissement et en fonctionnement .
Le photovoltaïque est la seule filière qui peut être installée n'importe où, y compris en centre ville, permettant d'économiser d'autant les besoins de fourniture par le réseau des bâtiments équipés.
C'est pourquoi de nombreux pays (Allemagne, Japon...) développent de vastes programmes d'équipement de "toits solaires", non seulement sur les habitations individuelles, mais aussi sur les bâtiments tertiaires (façade ou couverture), dans le but de stimuler la demande et d'accélérer, ainsi, la baisse des coûts de fabrication encore élevés.
La production d'électricité photovoltaïque reste encore plus chère que l'électricité classique.
Mais les prix sont en baisse continuelle, grâce entre autre à des subventions européennes (programme PHEBUS en France pour les particuliers) ou locales.
La compétitivité devrait s'améliorer avec les progrès technologiques de demain.
Ainsi, le marché photovoltaïque mondial connaît une croissance rapide depuis les années 80.
La puissance crête du parc photovoltaïque mondial en 2001 est estimé à 1250 MWc pour une production d'énergie annuelle de 1,5 TWh (source Système solaire) .
Principe de fonctionnement
Les photopiles sont constituées de matériaux semi-conducteurs (généralement silicium) qui transforment directement la lumière du rayonnement solaire en énergie électrique.
Les particules de lumière (photons) viennent heurter les électrons sur le silicium et lui communiquent leur énergie.
Le silicium est traité (dopé) de manière à jouer le rôle de clapet anti-retour (diode) d'électricité et ainsi à diriger tous les électrons dans le même sens.
Une tension apparaît donc en présence de lumière aux bornes de la photopile.
Si l'on ferme le circuit à l'aide d'une lampe, d'un moteur, etc., le courant peut circuler.
La tension est peu variable alors que le courant est quasi proportionnel à la lumière reçue.
Les technologies se divisent en deux grandes familles :
Le silicium cristallin
(qu'il soit mono ou poly) est une technologie éprouvée et robuste (espérance de vie : 30 ans), dont le rendement est de l'ordre de 13 %.
Ces cellules sont adaptées à des puissances de quelques centaines de watts à quelques dizaines de kilowatts. Elles représentent près de 80 % de la production mondiale en 2000.
Silicium poly cristallin
Ces cellules, grâce à leur potentiel de gain de productivité, se sont aujourd'hui imposées : elles représentent 49 % de l'ensemble de la production mondiale en 2000.
L'avantage de ces cellules par rapport au silicium monocristallin est qu'elles produisent peu de déchets de coupe et qu'elles nécessitent 2 à 3 fois moins d'énergie pour leur fabrication.
Silicium mono cristallin
Son procédé de fabrication est long et exigeant en énergie; plus onéreux, il est cependant plus efficace que le silicium polycristallin.
Le silicium amorphe
Les coûts de fabrication sont sensiblement meilleur marché que ceux du silicium cristallin.
Les cellules amorphes sont utilisées partout où une alternative économique est recherchée, ou, quand très peu d'électricité est nécessaire (par exemple, alimentation des montres, calculatrices, luminaires de secours).
Elles sont également souvent utilisées là où un fort échauffement des modules est à prévoir.
Cependant, le rendement est de plus de 2 fois inférieur à celui du silicium cristallin et nécessite donc plus de surface pour la même puissance installée.
Les cellules en silicium amorphe sont actuellement de moins en moins utilisées : 9,5 % de la production mondiale en 2000, alors qu'elles représentaient 12 % en 1999.
D'autres techniques semblent gagner du terrain aujourd'hui, ce sont les technologies en ruban et les couches minces.
Pour obtenir plus de tension, on assemble les cellules en série (pour obtenir une tension nominale de 12-14 V) et on les encapsule entre deux couches de verres pour les protéger des agressions extérieures.
Un module (durée de vie de 30 ans) compense en moins de 5 ans l'énergie dépensée pour sa fabrication.
Installations autonomes
Si l'énergie solaire doit assurer la totalité des besoins en électricité d'un site, il est nécessaire de la stocker pour les périodes non ensoleillées.
Ce stockage est généralement assuré par des batteries au plomb. Un régulateur les protège contre les surcharges ou la décharge profonde.
Applications :
Ces systèmes sont très bien adaptés aux "petits" besoins d'électricité lorsque le réseau public est inaccessible, les coûts de raccordements étant élevés.
Ils couvrent en outre un large domaine d'applications : télécommunications, signalisation terrestre (routière), maritime (phares et balises) et aérienne, pompage, électrification rurale, mobilier urbain (horodateurs, abris bus...) et utilisation grand public (montres, calculatrices)...
Un kit solaire composé de 1 panneau 50 Wc, un régulateur et une batterie de stockage revient à environ 650 € TTC.( source CIELE )
Coût de l'installation photovoltaïque
Une installation photovoltaïque revient en moyenne à : 35 000 € HT.
Elle peut être subventionnée à 95%. ( les subventions accordées sont variables, selon les régions).
Les aides financières sont soumises aux conditions suivantes :
La mairie autorise l'électrification du site.
Votre bâtiment est une résidence principale, ou est à usage professionnel ou agricole.
Le coût de l'installation photovoltaïque est inférieur au coût du raccordement au réseau électrique.
+ d'infos : Guide des aides financières de l'ADEME
Hespul
Grâce au programme européen appelé « Phébus », l'association Hespul a pu permettre 250 installations de particuliers, d'entreprises, d'écoles ou de collectivités locales, depuis 1992.. Hespul a ensuite obtenu en décembre 1999 du Ministère de l'industrie la mise en place d'un tarif d'achat de l'électricité photovoltaïque qui règle sous les angles technique et tarifaire les relations entre les "producteurs" et EDF, gestionnaire du réseau public.
Malgré son niveau relativement bas, ce tarif permet, lorsqu'il est complété par des aides de l'Europe, de l'ADEME et de certaines Conseil Régionaux, un temps de retour compris entre 15 et 30 ans, ce qui est raisonnable compte tenu de la durée de vie des panneaux et de la fiabilité des onduleurs.
Hespul s'adresse principalement aux particuliers, mais étend ses compétences pour aider des collectivités locales, voire des industriels.
Un raccordement permet d'éviter un stockage d'électricité trop coûteux dans les batteries.
Un onduleur permet d'injecter directement l'électricité produite dans le réseau électrique de la maison.
Dans le cas des programmes Phébus, si la consommation locale est supérieure à la production de la centrale, l'appoint est fourni par le réseau.
Dans le cas contraire, l'énergie est fournie au réseau public et sert à alimenter les consommateurs voisins.
L'association a débuté avec le photovoltaïque, mais elle veut également élargir son champ de compétences, aux services d'autres énergies renouvelables, en poursuivant son développement avec le solaire thermique, le biogaz, la cogénération, le bois-énergie…
Voir: Hespul et les énergies renouvelables
Investir dans des centrales photovoltaïques
Sunpower Corporation, aux Etats-Unis, la filiale de Cypress Semiconductor Corp. Et solon AG, le plus grand constructeur de modules solaires allemands, lance depuis le 18 avril 2005, un accord de fournitures sur cinq ans pour environ 300 millions de dollars de cellules solaires à haut rendement.
La combinaison des cellules à haut rendement ( augmentation de 50% de la production d'énergie du panneau solaire), et du système de déplacement solon, qui maximise la production d'énergie quotidienne, devrait donner des modules fournissant beaucoup d'énergie par mètre carré. Ceci correspond bien au projet de solon qui propose un investissement écologique. Les projets concernent des centrales de plusieurs mégawatts, telles que celle en coursde construction sur le terrain de « Weingut Erlasee » , en Allemagne. Chacun peut acheter l'un des 1500 « solon-mover », comme une petite station indépendante et se trouver connecté au réseau dans le parc solaire d'Erlasee.
Pour la quantité d'électricité produite par chaque appareil, chacun reçoit une rémunération correspondant au tarif d'achat garantit par la loi sur les énergies renouvelables. Solon prend en charge le fonctionnement et la maintenance du système de production, avec une garantie de 20 ans. ( www.solonmover.com)- extrait du magazine énergie et développement durable bimestriel juin/juillet05.
