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Panneaux solaires hybrides : fonctionnement, types et avantages

Panneaux solaires hybrides sont un type de panneaux qui garantissent à la fois la production d’électricité et la production d’eau et d’air chauds

Les panneaux solaires photovoltaïques hybrides représentent une solution innovante et efficace pour exploiter au mieux les sources d’énergie renouvelable. Ils combinent les caractéristiques des installations thermiques et photovoltaïques pour produire de l’électricité, de l’eau chaude et du chauffage, offrant de nombreux avantages par rapport aux installations traditionnelles tels que l’économie d’énergie, la réduction de l’impact environnemental, la flexibilité et l’autonomie énergétique.

Avant de procéder à l’installation des panneaux solaires hybrides, il est nécessaire de prendre en compte plusieurs facteurs. Tout d’abord, la puissance de l’installation qui doit être calculée en fonction des besoins spécifiques en eau chaude et en chauffage. De plus, l’orientation et l’inclinaison des panneaux sont importants pour maximiser l’absorption des rayonnements solaires, avec une orientation optimale vers le sud et des inclinaisons spécifiques pour les panneaux à eau et à air. Enfin, il est essentiel d’éviter les ombres qui pourraient compromettre les performances de l’installation.

Pour éviter les erreurs d’évaluation et obtenir la productivité maximale, vous pouvez utiliser le logiciel photovoltaïque avec lequel vous pouvez vérifier en temps réel le positionnement correct du champ photovoltaïque en fonction des conditions réelles du site d’installation et concevoir tout type d’installation photovoltaïque.

Qu’est-ce que les panneaux solaires hybrides

Les panneaux solaires hybrides sont des dispositifs innovants qui combinent l’effet photovoltaïque avec l’effet thermique afin de générer à la fois de l’électricité et de la chaleur. Ces panneaux sont composés d’un substrat isolant sur lequel sont montés des tubes conducteurs en cuivre ou en aluminium, destinés au transport du fluide caloporteur. Au-dessus de ces tubes sont placés les panneaux photovoltaïques, responsables de la conversion directe de l’énergie solaire en énergie électrique.

Comment fonctionnent les panneaux solaires hybrides

Les panneaux solaires hybrides fonctionnent en exploitant l’énergie solaire pour générer de l’électricité et chauffer l’eau simultanément. Ces systèmes combinent des modules photovoltaïques et des capteurs solaires thermiques, travaillant de manière synergique pour maximiser l’efficacité énergétique, dépassant ainsi les performances des installations photovoltaïques traditionnelles.

En général, un panneau hybride ressemble plus ou moins au panneau solaire photovoltaïque classique, c’est-à-dire que les modules peuvent être en silicium cristallin, qu’il soit monocristallin ou polycristallin.

Il est composé d’un panneau photovoltaïque et d’un collecteur thermique.

Panneau photovoltaïque

La partie supérieure du panneau solaire hybride est constituée de cellules photovoltaïques, qui convertissent la lumière solaire en électricité. C’est la partie qui capte l’énergie solaire pour la production d’électricité, similaire à un panneau solaire photovoltaïque traditionnel. Cette électricité peut être utilisée pour alimenter des appareils électriques ou stockée dans des batteries de stockage pour une utilisation future.

Collecteur thermique

Sur la partie inférieure du panneau solaire hybride se trouve un collecteur solaire thermique, qui utilise l’énergie thermique du soleil pour chauffer un fluide caloporteur, généralement de l’eau ou un fluide thermique spécial. Ce fluide peut être utilisé à la fois pour le chauffage des espaces, associé à un système de radiateurs ou de planchers chauffants, et pour produire de l’eau chaude sanitaire.

Dans le fonctionnement de ces systèmes, les modules photovoltaïques ont tendance à perdre en efficacité avec l’augmentation de la température, car leur rendement optimal se situe autour de 25°C. Lorsque la température augmente, les performances des modules photovoltaïques diminuent, entraînant une sous-utilisation du rayonnement solaire.

Pour résoudre ce problème, un panneau solaire thermique est utilisé sous les modules photovoltaïques, exploitant la chaleur excessive pour chauffer l’eau. Cette approche optimise non seulement l’efficacité des modules photovoltaïques, mais utilise également la chaleur résiduelle pour fournir de l’eau chaude sanitaire et contribuer au chauffage du bâtiment.

Onduleur

Un composant important de ces systèmes est l’onduleur, responsable de la conversion du courant continu des modules photovoltaïques en courant alternatif nécessaire à l’alimentation des appareils électroménagers. Les installations solaires hybrides sont équipées d’onduleurs hybrides avancés, capables d’effectuer différentes fonctions, notamment l’alimentation du bâtiment, la recharge des batteries de stockage et l’interaction avec le réseau externe pour le prélèvement ou la fourniture d’électricité. Les onduleurs hybrides peuvent être configurés en monophasé ou triphasé en fonction des besoins de l’installation et peuvent également être utilisés pour la recharge des véhicules électriques.

Les différentes typologies de panneaux solaires hybrides

Il existe différentes typologies de panneaux solaires photovoltaïques hybrides, chacune avec des caractéristiques différentes : 

  • à air : peuvent présenter une réduction de la récupération thermique et du rendement des cellules solaires en raison des faibles performances de l’air dans le transport de la chaleur ;
  • à eau : offrent une transmission efficace de la chaleur et d’échange thermique, les rendant particulièrement efficaces ;
  • vitrés : présentent l’avantage de réduire les pertes énergétiques frontales grâce au verre, mais en période de rayonnement solaire plus élevé, ils peuvent subir une stagnation, c’est-à-dire que la température interne du panneau devient très élevée et réduit le rendement électrique ;
  • non vitrés : présentent un rendement électrique inférieur aux autres types de panneaux ;
  • à collecteurs plans et à concentration : se distinguent par de hautes performances dans l’absorption du rayonnement solaire, tant pour la génération d’énergie que pour la production de chaleur pour le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire ;
  • à hydrogène : sont des panneaux particuliers qui pendant les heures de jour sont capables de capter l’énergie solaire à transformer en énergie grâce à un mélange d’eau et de méthanol, peuvent produire de l’hydrogène à stocker dans un réservoir, pour ensuite être utilisé comme combustible pour diverses fonctions, y compris produire de l’énergie thermique ou être utilisé la nuit par des piles à combustible spéciales permettant la production d’énergie électrique même en l’absence de soleil ;
  • sous vide : sont caractérisés par des cellules photovoltaïques insérées à l’intérieur de tubes solaires sous vide. Ils ont une capacité élevée d’absorption du rayonnement solaire. Compte tenu de la température élevée pouvant être atteinte par l’eau, ils peuvent également être utilisés dans des installations de refroidissement solaire.

Les avantages des panneaux solaires hybrides

Les panneaux solaires hybrides représentent une solution innovante et efficace pour exploiter au mieux les sources d’énergie renouvelable, offrant de nombreux avantages. Voici quelques-uns : 

  • réduction des coûts énergétiques ;
  • une seule installation pour deux fonctions ;
  • réduction des émissions de gaz à effet de serre ;
  • optimisation de l’espace ;
  • efficacité plus élevée du photovoltaïque ;
  • plus grande flexibilité (autoconsommation, échange sur place) ;
  • augmentation du pourcentage d’autoconsommation ;
  • augmentation du rendement de l’installation thermo photovoltaïque.

Panneaux solaires hybrides : inconvénients

Les inconvénients des panneaux solaires hybrides sont : 

  • le coût d’achat et d’installation de ces panneaux peut être plus élevé que celui des panneaux traditionnels ;
  • la maintenance est nécessaire et doit être effectuée régulièrement pour maintenir les performances ;
  • ils ne peuvent pas remplacer complètement la chaudière, surtout dans les régions où les hivers sont rigoureux.

Malgré cela, adopter ce type de panneaux représente tout de même un investissement qui peut garantir des économies significatives à moyen et long terme.

Solarius-PV

 

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