Efficacité des panneaux solaires pour économiser l'énergie

Contrairement au système de chauffage puissant et coûteux dont sont équipées les maisons ordinaires, une maison économe en énergie ne brûle pas de combustible et ne convertit pas l’énergie du réseau en chaleur (sauf lors de chutes de température critiques). Une maison comme celle-ci conserve en permanence la chaleur dite passive - grâce à une isolation thermique bien pensée, une ventilation avec récupération et un emplacement optimal du bâtiment. Et tout peut être utilisé comme source de cette énergie passive :

• la lumière directe du soleil entrant par les fenêtres ;
• Chaleur générée par les appareils électroménagers et même par les résidents et les animaux domestiques ;
• et bien sûr des appareils dont la fonction principale est de fournir de l'énergie solaire à la maison - les panneaux solaires (batteries), dont nous parlerons.

Les panneaux solaires s'intègrent harmonieusement dans une maison passive, car ils correspondent pleinement au principe principal de sa construction : l'utilisation d'énergies renouvelables issues de l'environnement.

Le principe de fonctionnement des panneaux solaires et leur interaction avec d'autres systèmes domestiques

• Le fonctionnement des modules solaires repose sur la conversion du rayonnement thermique agissant sur les plaquettes de silicium en électricité ;
• Les panneaux solaires permettent d'utiliser l'énergie solaire pour faire fonctionner des appareils électroménagers, des systèmes de ventilation et (partiellement) des systèmes de chauffage ;
• Lorsque la performance des panneaux solaires est supérieure aux besoins des ménages, l’énergie excédentaire peut être utilisée dans des systèmes de stockage et de conversion de l’électricité.
• Si la demande de puissance dépasse la capacité des modules, la partie manquante peut être obtenue à partir du réseau (option station solaire en réseau) ou à partir d'un générateur à combustible liquide (station solaire autonome).

Types de panneaux solaires

Les systèmes photovoltaïques sont classés selon les critères des matériaux et des conceptions utilisés. Les batteries solaires sont :

• Sous forme de plaques de silicium (les plus courantes, les plus puissantes et les plus chères), efficacité – jusqu'à 22 % ; Ils sont produits en trois sous-types : monocristallins (les plus fiables), polycristallins et amorphes ; dans les deux premières positions, du silicium pur est utilisé, dans la troisième, du silicium-hydrogène, qui est appliqué sur le substrat ;
• Film – fabriqué à partir de tellurure de cadmium, de séléniure de cuivre et d'indium et de polymères. Ils ont un prix inférieur, mais aussi des performances inférieures (efficacité 5-14 %). Ainsi, afin d'adapter la batterie aux « appétits » de la maison, une augmentation de la surface de rayonnement est nécessaire.

Les caractéristiques de consommation des modules d'énergie solaire sont décrites par les caractéristiques suivantes :

• Performance.Plus la surface du panneau solaire est grande, plus son rendement est important ; Pour générer une quantité d’énergie de 1 kWh/jour en été, il faut environ 1, 5 m2 de panneaux solaires. Les performances les plus efficaces se produisent lorsque les rayons tombent perpendiculairement sur la surface de la batterie, ce qui ne peut pas être garanti en permanence. Une modification des performances du panneau à la lumière du jour est donc un processus naturel. Pour garantir que la quantité d'énergie nécessaire soit fournie au printemps et en automne, il faut ajouter environ 30 % à cette surface ;
• Efficacité(Efficacité) des modules solaires modernes – en moyenne autour de 15-17% ;
• Autonomie de la batterie et perte de performances au fil du temps. Les fabricants garantissent généralement le fonctionnement des modules solaires pendant 25 ans et promettent une réduction de puissance maximale de 20 % par rapport à l'original pendant cette période (pour certains fabricants, la durée de vie varie entre 10 et 25 ans). avec une garantie d'une réduction des performances ne dépassant pas 10 %. Les modules cristallins sont les plus durables, leur durée de vie estimée est de 30 ans. La première batterie solaire au monde est en service depuis plus de 60 ans. Le déclin de la production des modules solaires eux-mêmes est principalement dû à la destruction progressive du film d'étanchéité et à l'opacification de la couche entre le verre et les cellules solaires - en raison de l'humidité, du rayonnement ultraviolet et des fluctuations de température ;
• Batterie incluse, qui assure le fonctionnement du panneau la nuit, est un bon complément aux capacités du générateur solaire. La batterie dure généralement moins que le panneau solaire lui-même, en moyenne 4 à 10 ans ;
• Disponibilité de nœuds supplémentaires– comme un stabilisateur de tension, un contrôleur de charge de batterie, un onduleur (convertisseur DC-AC 220 V à usage domestique) facilitent le fonctionnement de l'appareil et son intégration dans le système « maison intelligente » ;
• Coûts de la batterie– dépend directement de la zone : plus l’appareil est puissant, plus il est cher. De plus, les modules fabriqués à l'étranger sont toujours moins chers que les modules nationaux, car les panneaux solaires y sont plus populaires qu'ici. Cependant, lorsque l'on compare les prix de nos appareils et de ceux importés, il est d'abord nécessaire de comparer l'efficacité de fonctionnement des modules solaires - ici les fabricants nationaux atteignent de bons indicateurs d'efficacité - jusqu'à 20 %.

Sélection et utilisation des batteries photovoltaïques

Lors du choix de panneaux solaires pour une maison privée, la première chose qui compte est la charge qu’ils doivent supporter. De plus, il est nécessaire de se référer à la géométrie de la maison et à la planification des mesures d'entretien préventif, qui ensemble nécessitent une attention particulière aux aspects suivants :

• Consommation énergétique quotidienne des appareils destinés à être alimentés par l'énergie solaire (éclairage des pièces, consommateurs électriques domestiques, dispositifs de sécurité et d'automatisation, etc. ). Il convient de garder à l'esprit que le chargement et la décharge des batteries consomment également de l'énergie (environ 20 %) et que des appareils supplémentaires provoquent également des pertes (par exemple, pour un onduleur en moyenne - 15 à 20 %) ;
• La relation entre les dimensions requises des comptoirs et les surfaces de toiture correspondantes et leur géométrie ;
• La capacité de nettoyer les surfaces de travail des batteries de la saleté, de la neige et d'autres facteurs affectant le fonctionnement des photoconvertisseurs.

Points importants lors de l'utilisation de modules solaires

• Évitez les dommages physiques au panneau (les rayures et les dommages au film protecteur peuvent entraîner des courts-circuits et/ou de la corrosion) ;
• Dans des conditions climatiques difficiles, il est conseillé d'équiper les stations solaires de structures de protection contre le vent ;
• Des inspections, un nettoyage et un entretien réguliers sont obligatoires.

Coûts et amortissement des modules solaires

Pour la zone médiane de notre pays, chaque kilowatt de puissance d’un panneau solaire produit la quantité d’énergie suivante :

• en été - 5 kWh/jour (mai-août) ;
• au printemps et en automne - 3-4 kWh/jour (mars-avril, septembre-octobre) ;
• en hiver - 1 kWh/jour.

Lors du calcul du coût d'une station solaire autonome, en plus du coût d'une unité d'électricité générée par les modules (environ 60 roubles pour 1 W), vous devez prendre en compte le coût des équipements supplémentaires : des fixations et du câblage à batteries, dispositifs de protection et onduleurs (cela représente au moins 5 % du coût total, mais les prix peuvent varier considérablement en fonction du fabricant et des performances).

Selon les experts, les coûts optimaux pour une installation solaire toute l'année résultent de la réglementation « variante d'été plus générateur de secours ». Le générateur doit être allumé au printemps et en automne, sans parler de l'hiver (les batteries solaires ne sont jamais conçues pour être être complètement chargé en hiver).

Lors du calcul de la période de récupération d’un système solaire, ses performances sont comparées au paramètre sous-jacent. Un système solaire en réseau implique des tarifs d’électricité ; pour un système solaire autonome, c’est le coût de l’énergie produite par un générateur à combustible liquide. Le retour sur investissement est estimé sur la base du fait qu’une batterie solaire de 1 kW produira environ 1 000 kWh d’énergie par an.

Si l'on prend le prix moyen de 1 kWh d'électricité à 5 roubles, la période de récupération d'une station solaire en réseau sera de : 80 000 roubles / 5 roubles * 1 000 kWh = 16 ans.

Avec une garantie de 30 ans pour un système solaire en réseau, le retour sur investissement (au tarif de 5 roubles/kWh) s'effectue dans les 16 ans et au cours des 14 années suivantes, l'électricité est fournie gratuitement.

Quant à un système d'énergie solaire autonome, la quantité d'énergie produite par an sera, à proprement parler, inférieure aux 1 000 kWh prévus qu'il partage avec le producteur d'électricité. Cependant, pour des calculs approximatifs, il n'est pas nécessaire de réduire ce chiffre pour tenir compte approximativement de l'augmentation de la consommation spécifique de carburant qui se produit avec une charge partielle (c'est-à-dire périodique et non constante) sur le générateur. Ensuite, la période de récupération du système autonome (basée sur le coût de l'énergie produite par le générateur de combustible liquide – 25 roubles pour 1 kWh) sera la suivante : 150 000 roubles / 25 roubles * 1 000 kWh = 6 ans.

Outre les indicateurs techniques, l'efficacité des panneaux solaires faisant partie d'une centrale solaire autonome est confirmée par leur période d'amortissement de 6 ans.

Les tarifs ne seront pas réduits

Cependant, les exemples cités d'installations solaires indiquent que les tarifs peuvent désormais être "gelés" individuellement et que vous pouvez commencer à économiser en utilisant les possibilités des modules photovoltaïques. Il vous suffit de les acheter auprès de fabricants renommés et testés sur le marché pour que leurs paramètres sont prévisibles tant dans leur conception que dans leur fonctionnement.

Et il est préférable d'aborder des sujets tels que : lors de la phase de planification d'une maison économe en énergie :

• Veiller à ce que la façade sud ne soit pas ombragée ;
• Sélection de l'angle de pente du toit et des surfaces de travail des panneaux ;
• orientation correcte de la maison par rapport aux points cardinaux ;
• Empêche les zones de travail des modules solaires d'être ombragées, bloquées par des feuilles d'arbres, etc.

Dans ce cas, tous les paramètres sont liés de manière optimale et le fonctionnement le plus efficace des modules solaires pour une structure spécifique est garanti.