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Comprendre le fonctionnement d’un panneau solaire en 2025
Moyenne nationale : 8 000 € - 24 000 €
Constaté par nos experts travaux, installation comprise.
Prix bas
8 000 €
Prix moyen
12 800 €
Prix haut
24 000 €
Comprendre le fonctionnement d'un panneau solaire en 2025
Selon l’ADEME, une augmentation de l’autoconsommation individuelle d’énergie solaire, en particulier photovoltaïque, a été observée depuis 2019, avec une accélération importante entre 2022 et 2024. Le nombre d’installations a quasiment triplé, passant de 240 000 installations à 677 000. Les panneaux solaires, qu’ils soient photovoltaïques, thermiques ou hybrides, sont devenus des solutions incontournables pour répondre aux besoins énergétiques des foyers, tout en réduisant l’empreinte carbone.
- Les panneaux solaires convertissent l’énergie solaire en électricité ou en chaleur. Les cellules photovoltaïques absorbent la lumière du soleil et produisent un courant continu, qui est ensuite transformé en courant alternatif par un onduleur. Dans le cas du solaire thermique, un fluide caloporteur est chauffé sous l'effet des rayons solaires et transmet cette chaleur à un ballon de stockage.
- L’installation de panneaux solaires nécessite une étude préalable des besoins énergétiques, un choix d’installateur certifié, et des démarches administratives. Les panneaux solaires peuvent être installés sur les toits, les pergolas et même sur les façades. L’entretien régulier des panneaux, comme le nettoyage et la vérification du système, est crucial pour maintenir leur rendement et prolonger leur durée de vie.
- Les panneaux solaires permettent de réaliser des économies substantielles sur les factures d'électricité. D'après EDF, il est possible d'économiser jusqu'à 60% sur la consommation annuelle.
Ce guide explore les différents types de panneaux solaires, leur fonctionnement, leur installation et les avantages qu’ils peuvent offrir aux consommateurs en matière de production d’électricité et de chaleur.
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Production d’électricité et de chaleur par type de panneau solaire
Les panneaux solaires, qu’ils soient photovoltaïques, thermiques ou hybrides, offrent des solutions efficaces pour répondre aux besoins énergétiques d’un foyer. Les panneaux photovoltaïques convertissent l’énergie solaire en électricité, tandis que les panneaux thermiques produisent de l’eau chaude et du chauffage. Les panneaux solaires hybrides associent ces deux technologies, générant à la fois de l’électricité et de la chaleur.
Fonctionnement d’un panneau photovoltaïque
Les panneaux photovoltaïques ont pour objectif de convertir l’énergie solaire en électricité utilisable dans toute la maison. Ces panneaux sont constitués de cellules photovoltaïques qui exploitent l’effet photovoltaïque pour produire du courant continu. Chaque cellule, principalement fabriquée à partir de silicium, est un matériau semi-conducteur capable de transformer la lumière du soleil en électricité. La puissance des panneaux photovoltaïques, mesurée en Watt crête (Wc), indique leur capacité maximale de production d’électricité.
Lorsque les photons, particules de la lumière solaire, frappent les cellules du panneau, ils arrachent des électrons à leurs atomes. Ces électrons sont ensuite orientés par un champ électrique généré entre deux faces de la cellule : une face chargée positivement et l’autre négativement. Ce mouvement des électrons dans le circuit extérieur génère de l’électricité, un phénomène connu sous le nom d’effet photovoltaïque.
Tous les logements utilisent du courant alternatif, ainsi, l’électricité produite doit être convertie. Cela est possible grâce à un onduleur. Il existe plusieurs types d’onduleurs :
- L’onduleur central : Ce modèle gère plusieurs chaînes de panneaux solaires,
- L’onduleur hybride : Cet équipement intègre une batterie de stockage et choisit l’énergie à utiliser selon le moment,
- L’onduleur avec optimiseurs de puissance : Il maximise l’efficacité de chaque panneau,
- Le micro-onduleur : Chaque panneau fonctionne indépendamment pour une production optimisée.
Le courant alternatif généré est envoyé dans le logement pour alimenter les équipements, tels que l’éclairage, les radiateurs, les appareils électroménagers, les équipements informatiques, les prises, etc. Le surplus de l’électricité produit peut être revendu ou stocké dans une batterie.
Les panneaux photovoltaïques peuvent être installés sur divers supports tels que des toitures inclinées ou plates, des pergolas, des vérandas, des carports et sur des façades.
Fonctionnement d’un panneau solaire thermique
Contrairement aux panneaux photovoltaïques, les panneaux thermiques permettent de produire de l’eau chaude sanitaire et du chauffage.
Le panneau solaire thermique est équipé d’un fluide caloporteur, placé sous le panneau. Ce liquide est chauffé à l’aide des rayons du soleil, puis rejoint le ballon de stockage dans lequel il réchauffe l’eau chaude sanitaire utilisée dans plusieurs équipements du logement, comme les robinets, les lavabos, les douches… Ce système permet de réaliser jusqu’à 40% d’économies sur les factures.
Les panneaux solaires thermiques peuvent être équipés d’un système solaire combiné. Dans ce cas, le ballon de stockage peut être relié à deux circuits d’eau chaude, l’un pour l’eau chaude sanitaire et le second pour le chauffage alimentant les radiateurs à eau ou un plancher chauffant.
Les panneaux solaires thermiques sont des capteurs thermiques, dont il en existe plusieurs :
- Les capteurs plans vitrés : Plus fréquemment utilisés, ces panneaux sont constitués d'une plaque métallique noire qui capte les rayons du soleil. Celle-ci est en contact avec des tubes contenant un fluide caloporteur. Un isolant est placé sous l'ensemble pour maintenir la chaleur dans les tubes. Un vitrage en verre trempé recouvre les tubes, les protégeant tout en créant un effet de serre pour les réchauffer.
- Les capteurs tubulaires sous vide : Plusieurs tubes en verre sont disposés côte à côte, chacun contenant une plaque métallique noire qui capte l'énergie solaire. Ces tubes sont placés sous vide afin de limiter les pertes de chaleur. Cette configuration est particulièrement adaptée aux conditions les plus extrêmes.
- Les capteurs plans non vitrés : Moins coûteux, ces capteurs sont généralement utilisés pour le chauffage des piscines. Cependant, ils sont moins performants.
- Les capteurs monoblocs : Ce modèle est associé à un ballon de stockage placé directement sur le toit. L’avantage est la proximité entre les deux éléments. Cependant, le ballon d’eau est davantage sujet à des pertes de chaleur, dû à son contact direct avec l’air extérieur.
A noter :
Les fluides antigel, tels que l'eau glycolée, sont utilisés pour abaisser le point de congélation des circuits de chauffage, empêchant ainsi le gel du fluide caloporteur. De plus, des systèmes auto-vidangeables permettent de garantir la protection contre le gel en évacuant automatiquement l'eau du circuit lorsqu'il n'est pas utilisé.
Fonctionnement d’un panneau solaire hybride/aérovoltaïque
Les panneaux solaires hybrides permettent de combiner deux technologies dans un seul système. Il existe deux types de panneaux solaires hybrides :
- Les panneaux hybrides à air, appelés les panneaux solaires aérovoltaïques,
- Les panneaux solaires hybrides à eau, également appelés les panneaux solaires hydrauliques.
Quel est le fonctionnement d’un panneau hybride aérovoltaïque ?
Les panneaux hybrides à air, également appelés aérovoltaïques, optimisent l’utilisation de l’énergie solaire captée. Une partie du système fonctionne de la même manière qu'un panneau photovoltaïque, en produisant de l’électricité par conversion de l’énergie solaire. Les panneaux hybrides à air sont également équipés d’un ventilateur à l’arrière du panneau, afin de récupérer la chaleur produite par la production d’électricité. Cet air chaud est ensuite injecté dans le logement.
Les panneaux aérovoltaïques peuvent donc produire de l’électricité, du chauffage, renouveler et assainir l’air du logement et rafraîchir l’air.
Quel est le fonctionnement d’un panneau hybride à eau ?
Les panneaux hybrides à eau permettent un refroidissement plus efficace des panneaux. Son fonctionnement est similaire à celui des panneaux aérovoltaïques. La différence est qu’ils utilisent la circulation de l’eau plutôt que de l’air pour fonctionner. Il permet de produire de l’électricité et de l’eau chaude sanitaire.
Les panneaux solaires hybrides, qu’ils soient aérovoltaïques ou hydraulique, sont composés de la même manière :
- Une face avant dirigée vers le soleil, où les cellules photovoltaïques produisent l’électricité.
- Une face arrière côté ombre, où la chaleur émise par les rayonnements solaires est récupérée, soit grâce à un système aérovoltaïque, soit par un système hydraulique. Dans le premier cas, la chaleur est véhiculée par l’air, et dans le second par un fluide caloporteur.
Les étapes clés de l'installation et leur impact sur la performance des panneaux solaires
Avant l’installation de panneaux solaires, il est essentiel de bien évaluer les besoins électriques du logement. L’installation solaire doit en effet être adaptée à plusieurs critères : la surface du logement, le nombre d’occupants, la consommation des différents équipements, ainsi que l’orientation de la toiture. Pour connaître la consommation annuelle en kilowattheures (kWh), il suffit de consulter la facture du fournisseur d’énergie. Cette donnée permettra d’estimer précisément les besoins en électricité et de déterminer la taille de l’installation nécessaire. Il est également important de prendre en compte les consommations futures, comme l’ajout de nouveaux appareils ou l’évolution des besoins en énergie.
Une fois l’étude de faisabilité réalisée et le type de panneau solaire choisi, l’étape suivante consiste à choisir un installateur. Il est primordial de contacter un professionnel certifié RGE (Reconnu Garant de l’Environnement) et QualitiPV. De plus, un installateur certifié pourra offrir une garantie décennale, vous protégeant ainsi contre d’éventuels dommages sur la toiture.
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Lors de l’installation d’un panneau solaire, plusieurs démarches administratives sont nécessaires :
- Dans le cadre d’une rénovation, une déclaration préalable de travaux doit être déposée auprès de la mairie. Pour une nouvelle construction, l’intégration des panneaux solaires sur le toit doit être mentionnée dans le permis de construire. Il est fortement conseillé de consulter le Plan Local d’Urbanisme (PLU) de la commune pour connaître les conditions spécifiques à respecter.
- Si vous envisagez de revendre l’excédent d’électricité ou la totalité de la production, une demande de raccordement au réseau Enedis doit être effectuée. Enedis se charge de vérifier la conformité de l’installation solaire et de fournir une Proposition De Raccordement (PDR). Le dossier de raccordement doit inclure le permis de construire ou la déclaration préalable de travaux, le plan de situation ou le plan de masse, ainsi que le mandat de représentation pour le raccordement.
- L’obtention de l’attestation de conformité électrique Consuel est essentielle. Consuel est l’organisme officiel chargé de certifier la conformité des installations électriques au sein des logements. En cas de non-conformité, une contre-visite peut être programmée.
Les panneaux solaires sont idéalement installés au Sud, avec une inclinaison de 30 à 35°. Le prix d’une installation de panneaux solaires varie entre 2 500 et 3 500€ pour la pose en surimposition (sur les tuiles) et entre 3 000€ et 5 000€ pour une intégration au bâti. Les panneaux solaires peuvent être branchés soit en série, soit en parallèle, selon les besoins spécifiques du système. En série, les panneaux sont reliés les uns aux autres de manière à augmenter la tension, tandis qu’en parallèle, ils sont connectés pour augmenter le courant, offrant ainsi une plus grande flexibilité dans la gestion de l’énergie produite.
Plusieurs installations sont possibles pour les panneaux solaires :
- Les panneaux solaires installés sur toiture plate : C'est une solution simple qui ne perturbe pas l'étanchéité du toit. L'orientation des panneaux est facile à ajuster et ils restent discrets. Des bacs à lester ou des équerres métalliques peuvent être utilisés pour la fixation, tout comme pour une installation au sol.
- Les panneaux solaires installés sur toiture inclinée : Cette solution permet d'assurer de bonnes conditions d'orientation. Elle doit être confiée à un professionnel en raison de la hauteur d'intervention. Il existe deux méthodes de pose : la surimposition, où les panneaux photovoltaïques sont fixés sur des rails au niveau des tuiles, des ardoises ou du bac acier, et l'intégration au bâti, qui est plus esthétique mais également plus coûteuse, car elle nécessite un détuilage.
- Les panneaux photovoltaïques installés sur pergola, véranda ou carport : Il existe des pergolas équipées de panneaux solaires intégrés au toit, une solution idéale pour créer une zone d'ombre. De même, les carports avec panneaux solaires intégrés sont particulièrement pratiques, notamment pour la recharge d'un véhicule électrique. Les vérandas sont également de plus en plus utilisées pour l'installation de ces systèmes.
- Les panneaux photovoltaïques installés en façade : Cette solution est idéale lorsque la pente de la toiture n'est pas optimale. Elle peut se présenter sous la forme d'un brise-soleil ou d'un panneau fixé sur un mur ou un balcon. Toutefois, une pose verticale entraîne une réduction significative du rendement, pouvant atteindre de 30 à 40 %.
La pose d’un panneau thermique est plus complexe. En effet, elle dépend de la technologie choisie. Si vous optez pour un chauffe-eau solaire à pompe électrique, les panneaux sont installés en surimposition et une pompe électrique achemine l’eau chaude vers le ballon dans toute la maison. Si vous préférez un chauffe-eau solaire à thermosiphon, le ballon doit être installé sous la charpente, plus haut que les panneaux solaires. Enfin, si vous choisissez un chauffe-eau monobloc, le ballon est directement fixé au-dessus du panneau solaire. Cette installation est préférable sur un toit plat.
L’installation se termine par le raccordement au tableau électrique du logement pour alimenter les équipements électriques. Ce raccordement ne peut être effectué qu’après avoir obtenu l’attestation Consuel et la PDR d’Enedis.
En moyenne, un panneau solaire possède une durée de vie de 30 ans. Pour prolonger leur durée de vie, il est recommandé d'entretenir régulièrement les panneaux solaires. En effet, des panneaux sales réduisent leurs performances. Un nettoyage régulier des panneaux photovoltaïques peut permettre d'améliorer leur rendement de 2 à 7%.
La fréquence de nettoyage dépend de la zone géographique et du type de saleté accumulée.
| Zone géographique | Fréquence de nettoyage | Type de saleté à surveiller |
|---|---|---|
| Bord de mer | 2 à 4 fois par an | Sel et sable |
| Ville ou zone agricole | 2 fois par an | Particules fines, CO2, pollens, poussières |
| Campagne | 1 fois par an | Moins de pollutions, nettoyage ponctuel si nécessaire |
| Montagne (zones enneigées) | 1 à 2 fois par an | Neige, glace |
Les régions du Sud de la France sont de plus en plus affectées par le sirocco, un vent en provenance du Sahara, qui dépose une importante quantité de sable. Il sera donc indispensable de nettoyer les panneaux solaires à la suite de ces intempéries.
La fin de l'automne et le début du printemps sont les meilleures périodes pour nettoyer les panneaux solaires. En automne, ce nettoyage permet d'éliminer les feuilles mortes et la poussière, tandis qu'au printemps, il favorise la production d'énergie solaire.
Voici quelques gestes à réaliser pour bien entretenir vos panneaux solaires :
- Laver les panneaux solaires : Commencez par enlever les poussières et les saletés accumulées. Il est possible de nettoyer les panneaux à l’aide d’un chiffon doux, de l’eau chaude ou tiède et d’un balai télescopique. Il est déconseillé d’utiliser des produits chimiques. Notez que l’onduleur nécessite également un entretien annuel, afin d’en assurer sa performance. Vérifiez les témoins lumineux, les affichages et à dépoussiérer les entrées d’air.
- Entretenir l’environnement : Si un arbre est situé à proximité du toit, pensez à l’élaguer pour éviter les zones d’ombrage.
- Éviter l’eau froide et le nettoyeur à haute pression : Si vous nettoyez vos panneaux solaires à l’aide d’eau froide, un choc thermique est possible, entraînant des fissures. Le nettoyeur à haute pression est également à éviter, car la puissance du jet peut endommager les panneaux solaires.
- Vérifier le compteur : Cette étape permet de détecter d’éventuels dysfonctionnements de l’installation. En cas de panne, faites appel à un professionnel certifié.
Pour les panneaux aérovoltaïques, il est essentiel de nettoyer régulièrement le système de ventilation et de remplacer le filtre chaque année.
Si l'accès à votre toit est compliqué, il est fortement recommandé de faire appel à un technicien expérimenté. Le coût d'un entretien pour une installation solaire varie généralement entre 100€ et 250€, en fonction de la complexité de l'intervention et de la taille de l'installation.
Rentabiliser les panneaux solaires en 2025
L’installation de panneaux solaires représente une solution efficace pour réduire la facture d’électricité. En effet, selon EDF, ce système permet de réaliser jusqu’à 60% d’économies sur la consommation énergétique annuelle. Cette rentabilité se vérifie dans le temps, notamment en raison de la longue durée de vie de l’installation solaire, estimée à 30 ans en moyenne. De plus, avec la hausse continue des prix de l’électricité, l’autoconsommation solaire devient de plus en plus avantageuse.
Sur une période de 25 ans, un foyer équipé de panneaux solaires peut ainsi économiser en moyenne 25 000€ sur les factures d’électricité. Toutefois, la rentabilité des panneaux solaires dépend largement de leur rendement, qui en 2025 varie entre 15 et 22%. Même dans les régions les moins ensoleillées, une installation solaire bien réalisée offre un rendement satisfaisant. Dans le sud de la France, l’ensoleillement est plus important, optimisant un rendement supérieur à 25%.
Pour maximiser la rentabilité d’un panneau solaire, un bon dimensionnement est crucial. En effet, une installation trop petite ne répondra pas aux besoins en électricité, tandis qu’une installation surdimensionnée entraînera des coûts supplémentaires. L’autoconsommation représente aujourd’hui 95% des particuliers, mais la possibilité de revendre le surplus à EDF OA (Obligation d’achat) permet de générer des revenus supplémentaires. En janvier 2025, le tarif de rachat est de 12,69c€/kWh pour une puissance de moins de 3 kWc.
Les panneaux photovoltaïques monocristallins se distinguent par leur efficacité, avec un rendement de 18 à 24%. Les panneaux solaires thermiques constituent une alternative intéressante, avec un rendement moyen entre 30 et 40%. Enfin, les panneaux aérovoltaïques, alliant production d’électricité et de chauffage, permettent de réduire la consommation énergétique liée au chauffage. Selon l’ADEME, ces panneaux permettent de réaliser des économies de chauffage variant entre 10% pour les maisons des années 70-80, et 27% pour les maisons neuves. A noter qu’une installation de panneaux solaires a également un impact sur la valeur d’un logement, avec une augmentation de 3 à 4%.
Pour optimiser l’efficacité des installations solaires, quelques gestes simples peuvent être mis en place comme :
- La programmation des appareils énergivores pour qu’ils puissent fonctionner pendant les heures d’ensoleillement maximum,
- Utiliser une batterie de stockage pour conserver l'excédent d'énergie produit par les panneaux solaires, afin de l'utiliser lors des périodes où la production est faible, comme la nuit ou par temps nuageux. Cela vous permet ainsi d'optimiser l’autonomie énergétique tout en réduisant la dépendance au réseau électrique.
- Utiliser des thermostats intelligents pour gérer le chauffage et la climatisation selon la production solaire,
- Installer des prises connectées pour contrôler à distance les appareils électriques,
- Opter pour un chauffe-eau solaire ou une pompe à chaleur afin d’optimiser l’utilisation de la production solaire, permettant ainsi d’augmenter de 30 à 50% l’autoconsommation.
Ainsi, les panneaux solaires représentent non seulement une solution durable et rentable pour la gestion énergétique des foyers, mais aussi un moyen de contribuer activement à la transition énergétique.
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FAQ
Comment fonctionnent les panneaux solaires ?
Les cellules photovoltaïques des panneaux solaires captent la lumière du soleil et la transforment en courant continu. Un onduleur convertit ensuite ce courant en courant alternatif, prêt à alimenter votre maison (éclairage, appareils, chauffage, etc.).
Quel est le rendement d’un panneau solaire en hiver ?
Le rendement des panneaux solaires est le rapport entre l’énergie produite et l’énergie solaire reçue. Ce rendement tend à être plus faible pendant l’hiver. En effet, durant cette saison, les panneaux ne produisent environ que 3 % de l’électricité qu’ils génèrent sur l’ensemble de l’année, où le rendement varie généralement entre 8 et 22 %, en fonction de la qualité du matériel utilisé.
Comment les panneaux solaires produisent-ils de l’électricité ?
Les panneaux solaires produisent de l’électricité grâce aux cellules de silicium. Elle est constituée de deux couches présentant une différence d’électrons. Lorsque la lumière solaire frappe la cellule, les photons présents dans cette lumière excitent les électrons et les incitent à circuler. Ce mouvement des électrons génère de l’électricité. Ce phénomène est connu sous le nom d’effet photovoltaïque.
Quelle est la différence entre les panneaux solaires et les panneaux photovoltaïques ?
La distinction entre un panneau solaire et un panneau photovoltaïque réside dans leur fonction. Un panneau solaire convertit l’énergie solaire en chaleur, et il est principalement utilisé pour produire de l’eau chaude sanitaire ou pour certains systèmes de chauffage domestique. En revanche, un panneau photovoltaïque transforme la lumière du soleil en électricité.
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