Centrales solaires utilisent une énergie solaire abondante et deviennent une pierre angulaire du secteur des énergies renouvelables. Ces installations sont généralement constituées d’immenses réseaux de cellules photovoltaïques qui convertissent directement la lumière du soleil en électricité. Qu’elles alimentent des centres urbains, des villages isolés ou des complexes industriels, les centrales solaires offrent une source d’énergie évolutive et adaptable.
Cet article fournira un bref aperçu des centrales solaires, puis abordera les principaux aspects à prendre en compte lors de l'investissement dans des centrales solaires en 2024.
Table des matières
Qu'est-ce qu'une centrale solaire ?
Composition
Classification
scénarios d'application
Que faut-il considérer lors du choix d’une centrale solaire ?
Viabilité financière
Tendances technologiques
La ligne de fond
Qu'est-ce qu'une centrale solaire ?
Une centrale solaire est une installation qui utilise la technologie solaire photovoltaïque (PV) ou la technologie solaire thermique (CSP) pour convertir la lumière du soleil directement ou indirectement en électricité. Dans le domaine photovoltaïque, une centrale solaire se compose principalement d'un grand nombre de panneaux solaires qui captent la lumière du soleil et la convertissent en courant continu (DC), qui est ensuite converti par un onduleur en courant alternatif (AC) disponible pour un usage commercial ou domestique.
Centrales solaires peuvent être distribuées des installations à petite échelle, telles que des systèmes solaires sur les toits des maisons, ou des fermes solaires photovoltaïques à grande échelle couvrant des centaines, voire des milliers d'acres. D'autre part, les centrales solaires thermiques, qui utilisent des miroirs pour concentrer les rayons du soleil et chauffer un fluide pour produire de la vapeur, qui à son tour entraîne un turbogénérateur pour produire de l'électricité, sont plus couramment utilisées dans des applications industrielles à grande échelle.
La construction et l’exploitation de centrales solaires sont fortement influencées par la situation géographique, les conditions climatiques ainsi que les facteurs politiques et économiques locaux. Les emplacements idéaux pour les centrales solaires ont un rayonnement solaire élevé, un faible ombrage topographique et des conditions climatiques favorables.
Outre les facteurs environnementaux, la faisabilité économique est essentielle aux décisions relatives aux projets de centrales solaires, notamment les coûts d'équipement, les coûts d'installation et de maintenance, les prix de vente de l'électricité et les éventuelles subventions gouvernementales et incitations fiscales.
À mesure que la technologie solaire progresse et que les coûts continuent de baisser, les centrales solaires deviennent une partie intégrante du mix énergétique mondial, offrant un moyen efficace de parvenir à un approvisionnement énergétique durable et de réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Composition
La composition d’une centrale solaire varie selon le type de technologie (photovoltaïque ou thermique) et est présentée séparément ci-dessous :
Système de production d'énergie photovoltaïque
Panneau solaire (panneau photovoltaïque) : il s'agit du composant le plus fondamental d'une centrale solaire et est chargé de capter la lumière du soleil et de la convertir en courant continu. Les panneaux sont généralement constitués de silicium, qui peut être du silicium monocristallin, du silicium polycristallin ou d'autres matériaux photovoltaïques en couches minces.
Onduleur: Convertit l'énergie CC générée par les panneaux solaires en énergie CA pour une utilisation dans les maisons, les entreprises ou le réseau. L'onduleur est l'un des composants clés d'une centrale solaire et affecte l'efficacité et la fiabilité globales du système.
Système de rayonnage : Utilisé pour maintenir les panneaux solaires en place, fixes ou suivis. Les rayonnages de type suivi peuvent ajuster l'angle avec le mouvement du soleil pour améliorer l'efficacité de réception de la lumière des panneaux photovoltaïques.
Boîte de jonction et système de distribution : y compris les câbles, les boîtes de jonction, les tableaux de distribution, etc., qui sont responsables du transport et de la distribution de l'électricité.
Système de surveillance et de contrôle : utilisé pour surveiller l’état de fonctionnement de la centrale électrique, y compris la production d’électricité, les performances du système et la surveillance de la sécurité.
Système de production d'énergie thermique
Collectionneur: généralement une série de miroirs ou de lentilles chargés de concentrer la lumière du soleil sur un récepteur. Les collecteurs peuvent être des structures à plaques plates, paraboliques ou en tour.
Récepteur: reçoit la lumière solaire concentrée et la convertit en énergie thermique, généralement en chauffant un fluide (par exemple, de l'eau, de l'huile ou une solution saline) pour stocker l'énergie.
Système de stockage d’énergie thermique : Particulièrement importante dans un système de cogénération, la capacité de stocker de l’énergie thermique pour l’utiliser la nuit ou par temps nuageux améliore la fiabilité et la stabilité de l’installation.
Groupe électrogène : L'énergie thermique est convertie en vapeur via un échangeur de chaleur, qui entraîne une turbine et un générateur pour produire de l'électricité.
Système de refroidissement: Utilisé pour refroidir la vapeur de la turbine et la condenser en eau liquide pour le recyclage.
Classification
Les centrales solaires peuvent être classées principalement en fonction de leur type de technologie, de leur taille et de leur emplacement d’installation. Vous trouverez ci-dessous quelques méthodes courantes de catégorisation des centrales solaires :
Classification par type de technologie
Systèmes photovoltaïques (systèmes photovoltaïques) : ce type de centrale solaire convertit la lumière du soleil directement en électricité, grâce à des panneaux solaires photovoltaïques. Il s’agit actuellement de la technologie solaire la plus utilisée.
Systèmes d’énergie solaire thermique (systèmes CSP) : L'énergie solaire thermique concentre la lumière du soleil à travers des miroirs, qui chauffent un fluide pour produire de la vapeur, qui à son tour génère de l'électricité grâce à une turbine à vapeur. Les systèmes CSP sont généralement utilisés pour la production d’énergie solaire à grande échelle.
Classement par taille
Systèmes solaires résidentiels : Installés sur le toit d'une maison individuelle, ils sont de plus petite taille et sont généralement utilisés pour répondre aux besoins en électricité d'un foyer.
Systèmes solaires commerciaux : Utilisés dans les entreprises ou les bâtiments publics, leur taille se situe entre les centrales solaires résidentielles et les centrales solaires à grande échelle, et sont conçus pour réduire le coût de l'électricité commerciale.
Centrales solaires à grande échelle : Ce sont les plus grandes centrales solaires, couvrant généralement des centaines, voire des milliers d’acres, et fournissant de l’électricité directement au réseau.
Classification par lieu d'installation
Centrales solaires au sol : Installées directement au sol, il peut s'agir de centrales solaires photovoltaïques ou solaires thermiques à grande échelle en terrain découvert.
Systèmes solaires sur toit : Installé sur le toit d'une résidence, d'un bâtiment commercial ou d'une installation industrielle, exploitant pleinement l'espace disponible et réduisant l'utilisation du sol.
Centrale solaire flottante : Installé à la surface des plans d'eau, tels que les lacs, les réservoirs et les étangs de reproduction, il n'absorbe pas de précieuses ressources foncières, tandis que l'effet de refroidissement de la surface de l'eau améliore l'efficacité des panneaux photovoltaïques.
Classification par mode de fonctionnement
Centrales solaires reliées au réseau : Directement connectés au réseau public, ils peuvent fournir ou tirer de l’énergie du réseau et conviennent à la plupart des projets commerciaux et utilitaires.
Hors réseau: Fonctionne indépendamment du réseau et est généralement équipé d'un système de stockage par batterie pour les applications dans les zones reculées ou lorsque le réseau n'assure pas de couverture.
scénarios d'application
Centrales solaires ont une variété de scénarios d'application qui peuvent répondre à un large éventail d'occasions, de la consommation électrique domestique à petite échelle aux besoins énergétiques industriels à grande échelle. Voici quelques-uns des principaux scénarios d’application des centrales solaires :
Approvisionnement énergétique résidentiel
Centrales solaires installé sur le toit ou dans la cour d'une maison peut fournir une énergie propre à la maison, réduisant ainsi la dépendance au réseau électrique traditionnel et potentiellement vendant de l'électricité au réseau via un mécanisme de rétroaction du réseau, réalisant ainsi l'autosuffisance énergétique et réduisant les factures d'électricité.
Puissance commerciale et industrielle
Les systèmes solaires installés sur les toits ou sur les terrains inutilisés des bâtiments commerciaux et des installations industrielles peuvent réduire considérablement les coûts d'exploitation d'une entreprise tout en l'aidant à atteindre ses objectifs de développement durable et à réduire son empreinte carbone.
Équipements et infrastructures publics
Centrales solaires installés sur les toits et les espaces ouverts des installations publiques telles que les parcs, les écoles, les hôpitaux et les bâtiments gouvernementaux fournissent non seulement un approvisionnement stable en électricité, mais servent également de projets de démonstration pour présenter les technologies énergétiques durables.
Alimentation électrique pour les zones éloignées et isolées
Pour les zones isolées non couvertes par le réseau, les centrales solaires (en particulier les systèmes hors réseau) offrent une solution énergétique rentable pour fournir aux résidents un éclairage de base, des communications et une électricité vitale.
Transports
Les centrales solaires peuvent également être appliquées aux infrastructures de transport telles que les bornes de recharge pour véhicules électriques, l’éclairage public et les feux de circulation, favorisant ainsi une transformation verte dans le secteur des transports.
Que faut-il considérer lors du choix d’une centrale solaire ?
Lors de la sélection d'un centrale solaire, un certain nombre de facteurs doivent être pris en compte pour garantir la réussite et la rentabilité d'un projet. Vous trouverez ci-dessous quelques considérations importantes et scénarios applicables :
Situation géographique et conditions climatiques
Durée et intensité de l'ensoleillement : Il est plus avantageux de choisir une zone avec de longues heures d’ensoleillement et une intensité lumineuse élevée.
Conditions climatiques: Les zones trop humides ou brumeuses peuvent réduire l'efficacité des panneaux solaires.
Terrain: Un terrain plat ou légèrement en pente est plus adapté à l'installation de panneaux solaires.
Analyse de la demande et de la charge en électricité
Charges de pointe et de vallée : Ajustez la conception et la taille de la centrale solaire aux pics et aux creux de la demande d’électricité.
Demande de continuité : Dans les cas où une alimentation électrique ininterrompue 24 heures sur XNUMX est requise, envisagez l’utilisation de centrales solaires en combinaison avec d’autres formes d’énergie, telles que des dispositifs de stockage d’énergie.
Considérations économiques
Investissement initial: Tenez compte du capital de démarrage et des coûts de construction du projet.
Coûts d’exploitation et d’entretien : Ceux-ci incluent le nettoyage des panneaux solaires, la maintenance du système, etc.
Prix de vente de l’électricité et subventions : Les gouvernements de différentes régions peuvent avoir des politiques de subvention pour les projets solaires, et le prix de vente de l'électricité doit également être pris en compte.
Sélection de technologies et évaluation des fournisseurs
Maturité technologique : Sélectionnez des technologies de panneaux solaires et d’onduleurs matures et fiables.
Réputation du fournisseur : Sélectionnez des fournisseurs d’équipements et des unités de construction jouissant d’une bonne réputation et d’un service après-vente.
Viabilité financière
Dans cette section, la viabilité financière de l'installation d'une centrale solaire photovoltaïque est démontrée à travers deux exemples simples (domestiques et commerciaux). Les facteurs considérés contiennent les éléments suivants :
- Les coûts d'installation initiaux et la taille du système sont définis en fonction des moyennes du secteur ;
- La production annuelle d'électricité suppose l'efficacité moyenne des centrales solaires, qui varie en fonction de la situation géographique et de la conception du système ;
- Les prix moyens de l’électricité reflètent le prix d’achat de l’électricité solaire dans différentes régions ;
- Les coûts d'exploitation et de maintenance comprennent, sans s'y limiter, les inspections régulières, le nettoyage des panneaux solaires, le remplacement des composants endommagés, etc. ;
- Les calculs des économies d'électricité annuelles sont basés sur la production annuelle d'électricité et les prix moyens de l'électricité, ainsi que sur les coûts de maintenance.
| Paramètre | Petit résidentiel | Projet commercial |
| Coût d'installation initial | US $ 11,000 | US $ 110,000 |
| Taille du système | 10kW | 100kW |
| Production d'électricité annuelle | ~14,000 XNUMX kWh | ~140,000 XNUMX kWh |
| Prix moyen de l'électricité | 0.17 USD/kWh | 0.13 USD/kWh |
| Coûts d’exploitation et d’entretien | 100 USD/an | 1000 USD/an |
| Durée de vie du système | 25 ans | 25 ans |
| Économies annuelles sur les coûts d’électricité | US $ 2,400 | US $ 18,000 |
| Économies totales sur les coûts d’électricité sur 25 ans | US $ 60,000 | US $ 45,0000 |
| économies totales | US $ 46,500 | US $ 315,000 |
Tendances technologiques
Centrale solaire la technologie évolue rapidement et présente plusieurs tendances notables qui annoncent des orientations futures et des innovations potentielles dans le secteur solaire. Vous trouverez ci-dessous les principales tendances de la technologie actuelle des centrales solaires :
Augmentation de l'efficacité
Les chercheurs et les fabricants continuent d’améliorer l’efficacité de conversion des cellules et modules solaires grâce à de nouveaux matériaux et innovations technologiques. Par exemple, des technologies avancées telles que les cellules solaires au chalcogénure et les cellules solaires à jonctions multiples montrent le potentiel de surpasser les cellules traditionnelles à base de silicium et de convertir l'énergie solaire en électricité plus efficacement.
Réduire les coûts
Même si les coûts de construction et d’exploitation des centrales solaires ont chuté de façon spectaculaire, de nouvelles réductions des coûts restent un objectif important pour l’industrie. Les coûts de construction et de maintenance des centrales solaires peuvent être encore réduits en augmentant la production, en améliorant l'efficacité de la production, en utilisant des matériaux moins chers et en optimisant la conception du système.
Intégration et multifonctionnalité
Centrales solaires sont de plus en plus intégrés et multifonctionnels. Par exemple, la technologie photovoltaïque intégrée au bâtiment (BIPV) intègre des cellules solaires dans les matériaux de construction, à la fois pour produire de l'électricité et comme partie intégrante du bâtiment. De plus, l'intégration de centrales solaires avec des systèmes de stockage d'énergie améliore l'efficacité énergétique et renforce la stabilité et la fiabilité de l'alimentation électrique.
Intelligent et numérique
L’utilisation des technologies numériques améliore l’efficacité et les performances de l’exploitation et de la maintenance des centrales solaires. Grâce à la technologie de l'Internet des objets (IoT), au Big Data et à l'analyse de l'intelligence artificielle (IA), les centrales solaires peuvent réaliser une surveillance à distance, un diagnostic intelligent des pannes et une maintenance prédictive pour optimiser les performances et l'efficacité économique des centrales.
Intégration des réseaux de distribution et des microgrids
Centrales solaires sont de plus en plus intégrés dans les réseaux de distribution et les micro-réseaux pour fournir des solutions énergétiques distribuées. Cette intégration peut améliorer la flexibilité du réseau et l’immunité aux interférences, en particulier dans les zones reculées et les petites communautés, et permettre l’autosuffisance énergétique grâce aux micro-réseaux solaires.
La ligne de fond
Centrales solaires, en tant qu'installations qui captent et convertissent l'énergie solaire en électricité, sont capables de fournir une énergie propre et renouvelable dans une variété de scénarios, allant des bâtiments résidentiels et commerciaux à l'alimentation électrique pour l'agriculture et les zones isolées, ainsi que le stockage et l'énergie à grande échelle. systèmes de conditionnement d’énergie.
Avec un soutien politique et une sensibilisation accrue du public, l’application des centrales solaires va encore se développer pour fournir davantage de solutions énergétiques propres dans le monde entier. Enfin, si vous souhaitez installer une centrale solaire pour votre maison ou votre entreprise, veuillez visiter ceci lien.
