Des fermes solaires sont en cours de construction dans tout le Wisconsin. Comment alimentent-ils les maisons ?

Il est de plus en plus difficile de ne pas remarquer le changement dans le paysage rural du Wisconsin.

Entrecoupées de la mer apparemment infinie de cultures et de granges rouges de l'État, se trouvent des rangées de panneaux brillants produisant de l'énergie pour alimenter des milliers de foyers du Wisconsin.

Cinq parcs solaires massifs ont été mis en service depuis 2020, lorsque le premier système solaire à grande échelle du Wisconsin a été mis en service dans le comté de Manitowoc. Ensemble, l’électricité qu’ils produisent peut alimenter environ 130 000 foyers. Ce nombre va plus que tripler d'ici la fin de l'année prochaine, lorsque 13 autres, actuellement en construction, auront été mis en service.

En incluant les panneaux solaires proposés ou déjà approuvés par la Commission de la fonction publique de l'État, l'énergie solaire à grande échelle sera en mesure, dans un avenir relativement proche, d'alimenter près d'un tiers des 2,8 millions d'unités de logement estimées par le Bureau du recensement des États-Unis. Wisconsin. Et cela n’inclut pas l’explosion d’installations plus petites, depuis les toits résidentiels jusqu’aux parcs solaires communautaires.

Bien que les fermes solaires deviennent de plus en plus courantes, la manière dont elles convertissent l’énergie solaire en électricité pour la maison peut être difficile à comprendre. Voici un aperçu étape par étape de son fonctionnement :

Brûlant à 27 millions de degrés, le soleil dégage d’immenses quantités d’énergie. Nous pouvons le sentir sur notre peau ou sur une route asphaltée par une chaude journée d’été.

Cette énergie qui arrive sous forme de lumière est composée de photons, de minuscules paquets d’énergie qui, à eux seuls, n’ont pas de charge électrique. Mais certaines substances sont frappées par la lumière et subissent une réaction qui libère des électrons, ce que l’on appelle le photovoltaïque.

Dans un panneau solaire, cette substance est un ensemble interconnecté de tranches à base de silicone qui ont un côté positif et un côté négatif. Cela permet aux électrons de circuler, créant un courant électrique.

Le nombre de cellules dans chaque panneau peut varier en fonction de ses dimensions et du fait qu'il comporte ou non des cellules des deux côtés. Les panneaux à deux faces ou bifaces peuvent capter l’énergie lumineuse réfléchie par le sol.

L’électricité produite par un panneau solaire est de l’électricité en courant continu, le même type d’électricité que celle que vous obtenez à partir d’une batterie. Mais ce n’est pas ce qui alimente nos maisons, nos écoles et nos lieux de travail. Cela signifie que le courant doit subir plusieurs transformations avant de devenir le courant alternatif, ou courant alternatif, qui est fourni à nos maisons.

Les rangées de panneaux solaires sont reliées par des câbles de chaîne, des fils qui parcourent toute la longueur d'une rangée de panneaux solaires et alimentent ensuite un boîtier de combinaison, où l'énergie est collectée puis envoyée à l'étape suivante, un onduleur.

Steve Greidanus, responsable de l'ingénierie de production chez Alliant Energy, utilise une comparaison avec un arbre. Chaque panneau, dit-il, est comme une feuille collectant l'énergie du soleil. Les câbles relient l’énergie créée par chaque panneau, de la même manière que les branches collectent l’énergie d’un arbre.

Bienvenue à l'onduleur, un appareil que le ministère américain de l'Énergie appelle « l'un des équipements les plus importants d'un système d'énergie solaire ».

C’est là que l’électricité désormais combinée est convertie en courant alternatif, le type d’électricité que nous utilisons dans nos maisons.

Les grands parcs solaires utilisent plusieurs onduleurs pour collecter l'énergie des câbles de chaîne, la convertir en courant alternatif basse tension, puis l'envoyer via des câbles souterrains jusqu'à l'étape suivante, où toute cette énergie est combinée.

La combinaison des sources d'énergie s'effectue dans les sous-stations, la dernière étape sur site avant d'être raccordée au réseau électrique.

C'est également là que le courant alternatif provenant des onduleurs est augmenté par des transformateurs à une tension plus élevée pour correspondre à celle de la ligne de transmission à proximité qui relie le parc solaire au réseau électrique.

Il s'agit d'une étape supplémentaire par rapport à ce qui se passe avec les panneaux solaires sur les toits, où un onduleur convertit la puissance de la batterie en un courant alternatif qui correspond à la puissance qui traverse le compteur électrique.

Certains projets solaires peuvent être liés à une sous-station existante, mais les grands développements nécessitent généralement la construction d'une nouvelle sous-station, a déclaré Eric Udelhofen, vice-président du développement chez OneEnergy Renewables à Madison.