Panneau solaire : comment fonctionne le suivi solaire pour maximiser l’efficacité ?
Dans le contexte actuel de transition énergétique, l’optimisation des ressources énergétiques est devenue une priorité. Les panneaux solaires sont au cœur de cette révolution, transformant la lumière du soleil en électricité propre (décarbonée) compatible avec les appareils électriques et le réseau public d’électricité. Et pour que les cellules photovoltaïques puissent atteindre un rendement optimal, il faut considérer plusieurs facteurs, dont l’orientation par rapport au soleil. C’est là qu’intervient le suivi solaire.
On a, en effet, constaté qu’en ajustant dynamiquement l'orientation des panneaux solaires pour suivre la trajectoire du soleil, il est possible d’optimiser leur efficacité et, par conséquent, d’améliorer leur potentiel de rentabilité.
Mais comment fonctionne précisément le suivi solaire ? Quels équipements sont nécessaires pour sa mise en œuvre ? L'investissement dans de tels systèmes est-il judicieux ? Éléments de réponse.
Vous envisagez l'installation de panneaux solaires pour couvrir une partie de vos besoins énergétiques, mais vous hésitez quant à la pertinence de votre projet ? Consultez cet article : que peut-on alimenter avec un panneau solaire ? – exemples).
Qu’est-ce que le suivi solaire ?
Le suivi solaire désigne le processus par lequel les panneaux solaires sont orientés en permanence de telle sorte à suivre la trajectoire du soleil dans le ciel. L’objectif est, vous l’aurez deviné, de maximiser la quantité de lumière reçue, ce qui se traduit par une augmentation du taux de production solaire et du taux d’autoconsommation (signifiant des économies substantielles) pour les utilisateurs.
Pour rappel, les panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité à partir du rayonnement solaire ou plus précisément les photons (particules de lumière) contenus dedans. Plus la quantité de photons qui frappent les capteurs solaires est élevée et mieux c’est.
Le suivi solaire est rendu possible grâce à l'utilisation d'un tracker solaire, également connu sous le nom de suiveur solaire ou traceur solaire.
Comment fonctionne un suiveur solaire ?
Voici ce qu’il faut savoir sur le mécanisme et le fonctionnement d’un tracker solaire.
Composants du suiveur solaire
Un tracker solaire se compose de plusieurs éléments, à savoir :
Structure : support robuste (généralement en béton) installé au sol sur lequel les panneaux solaires sont fixés.
Moteur : mécanisme qui assure le mouvement des panneaux solaires. Il est soit actif (pilotage des panneaux par des moteurs électriques ou hydrauliques), soit passif (pilotage des panneaux par dilatation thermique de matériaux ou d'autres principes physiques qui ne requièrent pas d'apport énergétique externe).
Système de contrôle : détermine la position du soleil et commande le mouvement du moteur.
Capteurs : suivent la position du soleil et les conditions météorologiques.
Principe de fonctionnement du tracker solaire
Le fonctionnement du tracker solaire dépend du principe de son système de contrôle :
Horlogerie programmée : le système de contrôle utilise des algorithmes préprogrammés pour calculer la position du soleil en fonction de l'heure, de la date et de la localisation géographique.
Héliotropisme : des capteurs solaires détectent la position du soleil et orientent les panneaux en conséquence. Cette technologie s'inspire du mouvement naturel des plantes telles que les tournesols vers le soleil.
Le rôle de la technologie dans le suivi solaire
La technologie joue un rôle crucial dans l'efficacité du suivi solaire. Les avancées dans les capteurs, les algorithmes de contrôle et les systèmes mécaniques permettent aujourd'hui de maximiser la capture de l'énergie solaire.
Il ne faut pas non plus négliger les progrès réalisés dans le domaine de l'intelligence artificielle et de l'Internet des objets (IoT) qui pourront, d’ici quelques années, aider à améliorer la précision du suivi et à optimiser la production d'électricité en fonction des conditions météorologiques et de l'environnement.
Quels sont les différents types de systèmes de suivi solaire ?
Il existe 2 technologies de suivi solaire : le suiveur solaire mono axial et le suiveur solaire bi axial.
Suivi solaire à axe unique (azimutal)
Le suiveur solaire à axe unique permet aux panneaux solaires de pivoter autour d’un seul axe, généralement horizontal, pour suivre le mouvement du soleil d’est en ouest. Il est particulièrement efficace pendant les saisons d’été et de printemps lorsque le soleil est plus haut dans le ciel, et dans les régions proches de l’équateur où le déplacement du soleil est plus ou moins constant toute l’année.
Un tracker solaire mono axial a l’avantage de coûter moins cher que son homologue bi axial en raison de sa technologie moins sophistiquée et de sa facilité d’installation et de maintenance.
.Suivi solaire à double axe (azimutal et polaire)
Le suiveur à double axe permet aux panneaux de s'orienter selon 2 axes, azimutal (est-ouest) et polaire (nord-sud), suivant ainsi précisément la trajectoire du soleil tout au long de la journée et de l'année. Cette technologie assure que les panneaux solaires maintiennent l'angle optimal par rapport au soleil, maximisant l'absorption de lumière.
Un tracker solaire bi axial est apprécié pour son efficacité accrue : il permet de générer plus d’électricité solaire que les systèmes mono axiaux. Cela vient, bien évidemment, avec des coûts d’installation et de maintenance plus élevés ainsi qu’une complexité technique supérieure sans oublier la susceptibilité aux conditions adverses (comme les vents forts) qui peut nécessiter des conceptions plus robustes et donc plus coûteuses.
Pourquoi le suivi solaire est-il important pour les panneaux photovoltaïques ?
Ci-dessous les principaux avantages des systèmes de suivi solaire.
Augmentation de la production d’électricité (jusqu’à 40 %)
L'investissement dans un tracker solaire permet d'accroître considérablement la production d'électricité photovoltaïque, jusqu'à 40 % (20 % à 30 % pour les systèmes mono axiaux et 40 % et plus pour les systèmes bi axiaux) de plus qu'une installation fixe.
Cette augmentation s'explique par plusieurs facteurs :
Capture optimisée des photons : le suivi solaire oriente les panneaux perpendiculairement aux rayons du soleil, augmentant la surface exposée et la quantité de photons captés. Un gain significatif qui se traduit par une production accrue d'électricité à la sortie de l'onduleur.
Angle d'incidence optimal : le suivi permet de maintenir un angle d'incidence optimal entre les rayons du soleil et l’installation solaire, maximisant la conversion de l'énergie lumineuse en électricité.
Production d'électricité prolongée : le suivi solaire permet de capter le soleil tout au long de la journée, prolongeant la période de production d'électricité et réduisant les pertes dues à l'ombrage.
Bon à savoir : puisque les trackers solaires sont installés au sol, l’installation de panneaux solaires au-dessus n’est éligible à aucune aide et subvention de l’État. Le meilleur moyen d’en tirer un maximum de profit est donc d’opter pour un régime d’autoconsommation totale comme c’est le cas pour les panneaux solaires pour les propriétaires de bureaux à domicile.
Réduction du coût du kWh produit grâce à une meilleure exploitation du soleil
En augmentant la quantité d'électricité produite par chaque panneau solaire, le suivi solaire contribue à diminuer le coût moyen du kWh produit. Cela permet aux propriétaires d'installations solaires de tirer le meilleur parti de leur investissement, rendant les panneaux solaires encore plus attrayants pour ceux qui cherchent à réduire leur empreinte carbone et leurs dépenses énergétiques.
Rentabilité du système de suivi sur le long terme
Investir dans un système de suivi solaire qui permet une orientation optimisée des panneaux solaires peut s’avérer rentable sur le long terme. Malgré un coût initial plus élevé, les économies générées par une production d’électricité plus importante et la réduction des coûts opérationnels peuvent conduire à un retour sur investissement accéléré.
La durée de vie prolongée de l’ensemble de l’installation ainsi que la constante augmentation de l’efficacité des systèmes de suivi ne peuvent qu’améliorer cette rentabilité.
Et si vous vous posez des questions sur la sécurité des panneaux photovoltaïques en cas de hausse de température ou de propagation d’un feu, cet article peut vous intéresser : les panneaux solaires sont-ils dangereux en cas d’incendie ?
