Acier contre aluminium : les meilleurs cadres pour les panneaux solaires

L'énergie solaire, la technologie remarquable qui transforme la lumière du soleil en électricité, remodèle fondamentalement notre paysage énergétique grâce à ses caractéristiques propres et durables. Mais avez-vous déjà pensé aux héros méconnus qui soutiennent ces panneaux photovoltaïques, les cadres qui protègent discrètement la conversion d'énergie ? Le choix entre les cadres en acier et en aluminium a des implications importantes pour les performances solaires.

Les panneaux solaires, ou panneaux photovoltaïques (PV), sont des dispositifs qui convertissent directement la lumière du soleil en électricité grâce à l'effet photovoltaïque. Au cœur de ces panneaux se trouvent des cellules photovoltaïques, généralement fabriquées à partir de matériaux en silicium, solidement montées dans des cadres protecteurs. Lorsque la lumière du soleil frappe ces cellules, les photons excitent les électrons des atomes de silicium, créant un flux de courant directionnel. Cette électricité est collectée par un câblage interne et dirigée vers des onduleurs, qui convertissent le courant continu (CC) en courant alternatif (CA) pour une utilisation domestique et commerciale.

La conception modulaire de la technologie solaire offre une flexibilité remarquable. Plusieurs cellules PV forment un seul panneau, tandis que plusieurs panneaux peuvent être connectés pour créer des réseaux solaires. Cette approche évolutive permet des solutions énergétiques personnalisées, adaptées aux besoins spécifiques en énergie. En tant que source d'énergie propre, l'énergie solaire réduit considérablement la dépendance aux combustibles fossiles et les émissions de gaz à effet de serre, jouant un rôle crucial dans le développement d'une énergie durable.

La création d'un panneau solaire ressemble à la fabrication d'un instrument de précision, nécessitant un assemblage méticuleux de divers matériaux. Le processus de fabrication comprend plusieurs étapes critiques :

1. Préparation des matériaux : Rassembler les cellules photovoltaïques, les matériaux de cadre, le verre trempé, les feuilles arrière, les films EVA (éthylène-acétate de vinyle), les boîtes de jonction, le câblage, le matériel de soudure et les outils spécialisés.
2. Disposition des cellules et soudure : Disposer avec précision les cellules PV sur une surface plane et les connecter par soudure pour former des circuits complets.
3. Encapsulation EVA : Appliquer des films EVA coupés avec précision sur les cellules, puis les lier par la chaleur et la pression pour créer une protection résistante à l'humidité et absorbant les chocs.
4. Application de la feuille arrière : Installer des feuilles arrière protectrices sur les couches EVA pour protéger contre l'humidité et les rayons UV.
5. Installation du verre trempé : Monter du verre trempé spécialement coupé (généralement de 6 à 7 mm d'épaisseur) pour assurer une résistance aux chocs tout en maintenant une transmission lumineuse optimale.
6. Connexion de la boîte de jonction : Câbler les cellules PV aux boîtes de jonction contenant des diodes de protection qui empêchent le flux de courant inverse.
7. Assemblage du cadre : Fixer le panneau terminé dans son cadre structurel, qui fournit des points de montage et une protection environnementale supplémentaire.

Dans la construction de panneaux solaires, le choix entre les cadres en aluminium et en acier présente des avantages distincts pour différentes applications :

Installations sur toiture : Les propriétés légères de l'aluminium le rendent idéal pour les applications sur toiture, minimisant les problèmes de charge structurelle. Cet avantage s'étend aux installations mobiles comme les VR et les campeurs.

Installations au sol : Les deux matériaux fonctionnent bien pour les systèmes montés au sol, bien que l'aluminium offre des ajustements futurs plus faciles. L'acier devient préférable uniquement dans des conditions météorologiques extrêmes.

Les cadres de panneaux solaires servent à de multiples fins critiques au-delà du simple support structurel :

• Protection : Protéger les panneaux des facteurs de stress environnementaux, notamment les vents violents, les fortes pluies et les impacts de la grêle.
• Sécurité : Empêcher le déplacement ou le détachement des panneaux qui pourraient mettre en danger les personnes ou les biens.
• Optimisation des performances : Permettre des réglages d'angle précis pour maximiser l'exposition solaire et la capture d'énergie.

Une évaluation approfondie de l'aluminium et de l'acier nécessite l'examen de multiples aspects techniques :

Résistance : Bien que l'acier offre généralement une plus grande résistance brute, l'aluminium offre des rapports résistance/poids supérieurs. L'acier excelle en résistance au cisaillement, tandis que l'aluminium démontre une meilleure ductilité et des performances par temps froid.

Résistance à la corrosion : L'aluminium résiste naturellement à la rouille grâce à l'oxydation, bien que les surfaces non protégées puissent se corroder. L'acier nécessite des revêtements protecteurs pour empêcher la rouille, les variantes en acier inoxydable ajoutant du poids et du coût.

Poids : La densité de l'aluminium est environ 2,5 fois inférieure à celle de l'acier, ce qui réduit les coûts de transport et simplifie l'installation.

Coût : L'acier standard coûte généralement moins cher que l'aluminium, bien que l'acier inoxydable devienne plus cher. Les profilés en aluminium personnalisés peuvent offrir des solutions étonnamment économiques pour des formes spécialisées.

Impact environnemental : L'aluminium présente généralement des références plus écologiques en raison de son poids plus léger, de sa recyclabilité et de ses exigences énergétiques de production plus faibles, bien que sa fabrication génère toujours des émissions importantes.

La décision entre les cadres en acier et en aluminium dépend en fin de compte des exigences spécifiques du projet. La durabilité robuste de l'acier convient aux installations au sol exigeantes, tandis que la polyvalence légère de l'aluminium le rend préférable pour les applications sur toiture et mobiles. Une considération attentive de l'environnement d'installation, des contraintes budgétaires et des besoins de performance à long terme conduit à une sélection optimale des matériaux dans les systèmes d'énergie solaire.