Fonctionnement d’un luminaire à énergie solaire : dispositif, types, avantages et inconvénients

L’existence de la civilisation moderne est inconcevable sans électricité. Il est utilisé dans tous les domaines de l’activité humaine. Bien sûr, il y a eu des époques où l’électricité n’avait pas encore été inventée, mais combien les capacités de l’homme de cette époque étaient limitées. Aujourd’hui, une interruption de l’alimentation électrique, même pour une durée minime, entraîne une paralysie complète des activités humaines. Et qu’en est-il des zones reculées où les lignes électriques n’ont pas encore été atteintes ? Cela justifie les nombreuses et anciennes tentatives des scientifiques d’exploiter l’énergie gratuite du soleil pour produire de l’électricité. Depuis la découverte accidentelle de l’effet photovoltaïque par le physicien français A. Becquerel en 1839 et l’invention de la première cellule photovoltaïque en 1873, jusqu’à la production commerciale de cellules solaires dans la seconde moitié du vingtième siècle, il y a eu des dizaines de découvertes. Aujourd’hui, en revanche, les dispositifs qui convertissent la lumière du soleil en électricité s’imposent dans nos vies et constituent une excellente alternative à l’approvisionnement énergétique centralisé. Il existe des villes entières qui couvrent la totalité de leurs besoins énergétiques en convertissant l’énergie solaire.

Comment fonctionne une lampe à panneau solaire

La base du luminaire, qui assure sa fonctionnalité, est un panneau solaire composé de quelques kit panneau solaire. C’est de loin son composant le plus cher. Le panneau solaire est un ensemble de cellules photovoltaïques qui, sous l’influence de la lumière du soleil, produisent de l’électricité grâce à l’effet photoélectrique.

La construction est constituée de deux couches de semi-conducteurs en silicium de différentes conductivités. Lorsque la couche supérieure « solaire », qui fait office de cathode, est chauffée par la lumière du soleil, les électrons sont « chassés » des atomes de silicium par les photons de lumière. Ils circulent ensuite vers les atomes de la tranche inférieure, qui sert d’anode. Depuis la tranche inférieure, les électrons se déplacent à travers les conducteurs de connexion jusqu’à la batterie, la chargeant, et retournent à la tranche supérieure.

En fonction de la structure des cristaux de silicium, il existe trois types de cellules solaires pour les panneaux solaires

  • polycristallin ;
  • monocristallin ;

La production de panneaux polycristallins est la moins coûteuse, mais ces cellules photoélectriques ont un faible rendement de conversion de l’énergie lumineuse en électricité. Les cellules photoélectriques monocristallines ont un rendement maximal de 25 %. Dans ce cas, les cristaux de silicium ont moins de facettes, ce qui permet aux électrons de se déplacer à une vitesse plus élevée. Le coût de ces batteries est donc plus élevé, mais la même quantité d’électricité peut être produite en utilisant une surface de cellule plus petite que dans le cas des modèles polycristallins. Les panneaux amorphes nécessitent plusieurs fois moins de silicium que leurs homologues cristallins. Ils peuvent produire de l’électricité dans des conditions de faible luminosité et sont donc considérés comme plus efficaces dans les régions où les jours de soleil sont moins nombreux.

L’élément important suivant dans un panneau solaire est la batterie. Il est conçu pour stocker l’énergie produite par le panneau. On utilise généralement des modèles au nickel-métal-hydrure ou au nickel-cadmium, qui peuvent supporter un grand nombre de cycles de charge-décharge.

Afin d’éviter de surcharger la batterie, le luminaire comprend un contrôleur de charge. Il connecte ou déconnecte le panneau solaire en fonction du niveau de charge. Le contrôleur peut assurer la fonction d’allumage automatique de la lumière au crépuscule. Sur certains modèles, cette option est doublée par un interrupteur mécanique. Les types plus complexes sont capables de contrôler le niveau de puissance maximum.

La liste des éléments du panneau solaire peut comprendre un onduleur – un convertisseur de courant continu en courant alternatif. Un stabilisateur est utilisé pour protéger le système contre d’éventuelles surtensions.

Les sources lumineuses les plus courantes utilisées dans les panneaux solaires sont les LED. Ils consomment peu d’énergie, ne chauffent pas et bénéficient d’une longue période de garantie.

Tous ces composants sont logés dans un boîtier résistant à la lumière directe du soleil, aux précipitations et à la poussière. Parfois, le panneau solaire est structurellement séparé du luminaire lui-même.

Author: Aline

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