thumb|Le Nellis Solar Power Plant comprend solaires PV sur ().
Une centrale solaire photovoltaïque est un dispositif technique de production d'électricité renouvelable par des capteurs solaires photovoltaïques reliés entre eux (en série et en parallèle) et raccordé au réseau électrique par des onduleurs.
Les centrales solaires sont de plus en plus puissantes (plus de en 2012), contrairement aux systèmes solaires photovoltaïques autonomes destinés à l'alimentation en électricité de bâtiments ou d'installations isolées (autoconsommation) dont la puissance dépasse rarement .
En France, ce type de centrale fait l'objet d'appels d'offres spécifiques de la part de l'État, dans le cadre de la programmation pluriannuelle de l'énergie (PPE), qui vise actuellement répartis en six périodes de candidature de chacune, de 2016 à , dans l'objectif de tripler la puissance photovoltaïque et de répondre aux engagements énergétiques de la France d'ici à 2023« Un appel d'offres de 3.000 MW pour les centrales solaires au sol », le 24 août 2016.. Les projets sont sélectionnés en fonction du prix du kilowatt-heure, de leur empreinte carbone et plus généralement de leur (encouragement par exemple à valoriser des sites dégradés et/ou pollués ou à préserver des espaces boisés et zones humides). Fin , lAtlas 2016 des centrales PV en France répertoriait de plus de en service ou en attente de raccordement, cumulant une puissance de « Atlas 2016 des centrales PV en France », Journal du Photovoltaique, Observ'ER , novembre 2011..
Histoire vignette|, construit au Portugal en 2006. Le premier parc solaire a été construit fin 1982 par Arco Solar à Lugo près d'Hesperia, en Californie., suivi en 1984 par une installation de dans la plaine de Carrizo. Elles ont depuis été désaffectés, bien que la plaine de Carrizo soit le site de plusieurs usines en cours de construction..
L'étape suivante a suivi les révisions de 2004 aux quand un volume substantiel de parcs solaires a été construit..
Plusieurs centaines d'installations de plus de ont depuis été installées en Allemagne, dont plus de 50 ont plus de . Avec l'introduction des tarifs de rachat en 2008, l'Espagne est devenue brièvement le plus grand marché, avec quelque solaires de plus de .. Les États-Unis, la Chine, l'Inde, la France, le Canada, et l'Italie sont notamment devenus des marchés importants, comme le montre la .
Les plus grands sites en construction ont des capacités de centaines de MWc et des projets à une échelle de sont prévus...
Début 2024, la France est la troisième puissance photovoltaïque de l'Union européenne, après l'Allemagne et l'Italie, avec un parc d'une puissance de 18 GWc, dont 3,1 GWc installés en 2023.
Emplacement et utilisation des terres vignette|Complexe solaire de Pirapora (Brésil), plus grande centrale solaire d'Amérique latine en 2019. La superficie requise pour une puissance de sortie souhaitée varie en fonction de l'emplacement, de l'efficacité des modules solaires, de la pente du site et du type de montage utilisé. La surface nécessaire pour un parc photovoltaïque au sol sur un terrain plat est d'environ 750 kWc par hectare. Pour une pente d'environ 10 % orienté sud en Europe, ce chiffre peut parvenir au même ratio, soit par hectare. Ces chiffres sont déterminés sur la base d'une inclinaison de 10% pour les modules. Plus l'inclinaison des modules est importante, plus la surface nécessaire sera importante. En conséquence, en vue d'un optimum énergétique, une centrale photovoltaïque dans le nord de l'Europe, implique une surface plus importante. À l'inverse, des régions proches de l'équateur peuvent disposer d'une surface moindre à puissance équivalente, mais cela est fortement déconseillé, en raison de l'encrassement, qui touche en particulier les régions désertiques. De ce fait, une inclinaison minimale de 10 % des modules reste recommandée pour une centrale photovoltaïque au sol.
Pour tenter d'apporter des solutions aux conflits d'usage des sols entre la production agricole et la production d'énergie solaire, des projets agrivoltaïques sont expérimentés depuis les années 2000 avec des cultures adaptées à l'ombre..
L'île de la Réunion a rendu obligatoire les projets agrivoltaïques sur terrains agricoles. De 2008 à 2010, de nombreux projets de centrales photovoltaïques au sol et hangars photovoltaïques sont apparus, sans que les agriculteurs en aient besoin, grâce aux anciens tarifs d'achat, rendant le photovoltaïque plus rentable que les champs de canne à sucre. En conséquence, un tiers des meilleures terres agricoles sont consacrées à des projets agricoles. Le point culminant a été l'installation photovoltaïque de Pierrefonds en 2009, situé à côté de l'aéroport du sud de l'île, un bras de fer eu lieu entre le préfet et des opposants. . En France, les études d'impact environnementales sont obligatoires pour les parcs photovoltaïques supérieurs à 1 MWc. Les dernières études montrent la compatibilité entre photovoltaïque et biodiversité.
La centrale solaire photovoltaïque dont l'altitude était la plus élevée au monde en 2019 est celle de La Puna, située dans l'altiplano argentin (province de Salta). Développée par l'entreprise française Neoen avec le soutien d'Artelia, elle est construite par GenSun-TSK. Opérationnelle depuis 2021, la centrale de est perchée à d'altitude et alimente le Chili et l'Argentine.
Photovoltaïque flottant vignette|Centrale flottante de la gravière de Leutenheim en Alsace. vignette|Détails de raccordement.
Dans les régions qui manquent de place pour leurs installations solaires, les fermes photovoltaïques flottantes se développent, en particulier au Japon qui concentre près de 80 % des fermes solaires flottantes en service en 2017. Après un test () dans une gravière de la vallée du Rhône à PiolencAroline Denime, La première centrale solaire flottante va émerger à Piolenc, La Provence, 10 mai 2011 (consulté le 15 juillet 2013)., une centrale photovoltaïque flottante a été installée au Japon (en 2013) par l'entreprise lilloise Ciel & Terre. Cette centrale est composée de polycristallins répartis en deux îlots sur un bassin d'irrigation de , en banlieue de TokyoG.N, Une centrale photovoltaïque flottante au pays du Soleil levant, Bati-Actu, 12 juillet 2013 (consulté le 15 juillet 2013). (sa puissance est de soit environ , l'équivalent de la consommation de ). Poser les capteurs sur l’eau froide améliore leur rendement, mais cette technologie « Hydrelio » n’est pas adaptée à la mer ou aux grands lacs où le sel et les vagues détérioreraient l’installation. Son concepteur la recommande pour les lacs de carrières et estime que au moins pourraient concerner les lacs de carrières de France. En Chine, une installation de a été mise en service en dans la région de Huainan. Ses solaires couvrent sur plus de un lac artificiel qui s'est formé à la suite de l'abandon d’une ancienne mine de charbon ; l'eau, très polluée par la mine, ne peut pas servir pour d'autres fonctions. Dans la même province, une centrale de est en construction depuis . Une centrale flottante d'une puissance de est en chantier en Australie et l'Inde développe un projet d'une puissance de qui devrait recouvrir une surface de . Au sud de Strasbourg, la commune d'Illkirch-Graffenstaden installe sur l'étang artificiel de Girlenhirsch une centrale solaire qui alimentera plusieurs services municipaux ; sa production annuelle de permettra de couvrir 35 % de la consommation des installations municipales voisines ; mais des associations de protection de l'environnement redoutent une déstabilisation de l'écosystème aquatiqueLe photovoltaïque flottant se développe partout dans le monde, revolution-energetique.com, 30 mars 2018..
Les avantages de tels panneaux sont la réduction de l'évaporation naturelle et de l'échauffement de l’eau. Par rapport aux installations terrestres, le photovoltaïque flottant évite par ailleurs la concurrence de l'agriculture ou de l'exploitation forestière sur des surfaces fertiles. Le centre d'une grande étendue d'eau n'est jamais à l'ombre et dispose donc d'un ensoleillement maximal. Surtout, la fraîcheur de l'eau permet d'éviter la surchauffe des panneaux et leur rendement est dès lors nettement amélioré. En outre, la technique permet d’orienter et d'incliner les panneaux de façon optimale face au Soleil, ce qui est rarement le cas en toiture. Ces installations sont également moins coûteuses que lorsqu'elles sont posées sur des toitures ou des surfaces terrestres.
Ombrières photovoltaïques Des panneaux solaires peuvent aussi être installés en couverture de parking, formant des ombrières pour les véhicules. L’avantage de ces petites centrales solaires est qu'elles n'entrent pas en conflit avec les activités industrielles, commerciales ou agricoles. Par ailleurs, le sol étant déjà bétonné, leur impact environnemental est quasi nul.
En France, sur les aménageables répertoriés par l'Ademe en 2019, un tiers sont des parkings, qui représentent un gisement potentiel de (les friches représentant et les toitures ). Pour comparaison, la puissance installée dans le pays en 2019 était de .. Certaines sociétés de tiers-investisseur ont fait du parking photovoltaïque leur spécialité, qui prennent en charge des projets sur vingt ans, moyennant un loyer et en comptant un amortissement en une quinzaine d'années.. Les parkings de supermarchés sont notamment une ressource, qui représenterait équipés en 2019.
Une installation de ce type a vu le jour en Belgique en 2020, qui couvre de stationnement et doit produire . Les structures portantes sont réalisées en bois certifié PEFC et le « temps de retour » en est estimé à moins de trois ans..
À partir de , la France a rendu obligatoire l'installation d'ombrières photovoltaïques sur les parkings extérieurs de plus de , soit environ 80 places, à hauteur de 50 % de la superficie totale. C'est également le cas pour les nouveaux parkings d'une surface supérieur à ..
Technologie
La plupart des parcs solaires sont des systèmes PV , également connus sous le nom de centrales solaires à champ libre. Ils peuvent soit être inclinés fixes, soit utiliser un seul axe ou un tracker solaire à double axe. Bien que le tracker améliore les performances globales, il augmente également les coûts d'installation et de maintenance. Un onduleur solaire convertit la puissance de sortie du tableau de courant continu (CC) en courant alternatif (CA), et la connexion au réseau électrique est faite par un transformateur à haute tension, triphasé d'une tension de ou plus.
Arrangements des panneaux solaires
Les panneaux solaires sont les sous-systèmes qui convertissent le rayonnement solaire incident en énergie électrique.. Ils comprennent une multitude de modules solaires, montés sur des structures de support et interconnectés pour fournir une sortie de puissance aux sous-systèmes électroniques de conditionnement de puissance..
Une minorité de parcs solaires à grande échelle sont configurés sur des bâtiments. et utilisent donc des panneaux solaires intégrés aux bâtiments. La majorité sont des systèmes « à champ libre » utilisant des structures montées au sol, habituellement de l'un des types qui suivent.
Panneaux fixes
De nombreux projets utilisent des structures de montage où les modules solaires sont montés à une inclinaison fixe calculée pour fournir le profil annuel optimal.. Les modules sont normalement orientés vers l'équateur, à un angle d'inclinaison légèrement inférieur à la latitude du site.. Dans certains cas, selon les conditions climatiques locales, topographiques ou du prix de l'électricité, différents angles d'inclinaison peuvent être utilisés.