Fonctionnement d'une installation photovoltaique



Un générateur photovoltaïque transforme directement le rayonnement solaire en électricité. Le courant continu produit par le générateur photovoltaïque est transformé en courant alternatif via l'onduleur. Ce courant alternatif peut être directement consommé par les équipements électriques du bâtiment ou de préférence injecté sur le réseau public de distribution afin d'être valorisé dans les meilleures conditions économiques.


Une installation solaire PV vous permet de :

- Produire et revendre de l'électricité à votre fournisseur d'énergie à un tarif avantageux

- Vous assurer un revenu garanti sur 20 ans

- Contribuer aux efforts de lutte contre les effets de serre

- Valoriser votre patrimoine

- Bénéficier d'un crédit d'impôt

- Investir dans un concept simple sans entretien

- Réduire voire supprimer votre facture d'électricité

Irridation solaire - Panneaux photovoltaïques - Courant continu - Ondulateur - Courant alternatif - Réseau

Des compteurs d'énergie électrique mesurent à la fois l'énergie fournie par le réseau aux équipements électriques et l'énergie injectée sur le réseau par le générateur solaire. Par le biais d'un contrat d'achat spécifique d'électricité photovoltaïque encadré par un décret, l'électricité solaire injectée sur le réseau est vendue au distributeur local d'électricité (le plus souvent à EDF ou bien à une Régie locale d'électricité). Pour ce faire, un câble de liaison électrique est posé entre le générateur photovoltaïque et le point de livraison (branchement « accès au réseau public ») permettant ainsi d'injecter l'électricité solaire sur le réseau public. En cas d'absence de tension sur le réseau, l'onduleur se déconnecte automatiquement : aucune énergie électrique n'est alors échangée avec le réseau.



1. Quel est l’intérêt économique du photovoltaïque ?

- Créer votre indépendance énergétique - S’assurer un revenu annuel garanti sur 20 ans : vous revendez votre électricité 4 fois plus cher que vous l’achetez,
- Bénéficier d’un contrat d’obligation d’achat sur 20 ans avec votre fournisseur d’énergie,
- Recevoir un complément de revenu non imposable,
- Bénéficier d’un crédit d’impôt important suivant votre situation (cf. rubrique du site Aides et crédits d’impôt),
- Augmenter votre DPE de votre maison : faciliter la revente de votre bien, anticiper les taxes à venir : taxes carbone...
- Compenser la hausse de l’électricité
- Réduire voire supprimer votre facture d'électricité



2. En combien de temps pouvons-nous amortir une installation photovoltaïque ?

- Le retour sur investissement dépend d’un certain nombre de facteurs :
La qualité des produits, le rendement de l’installation, le prix du matériel, l’orientation et inclinaison de votre toiture, la situation géographique de votre maison, le taux d’emprunt négocié auprès de votre banque, les aides et crédits d’impôt alloués, les coûts annexes de votre installation : tranchée, raccordement... Solaire Poitou-Charentes établit une étude financière de votre projet, vous donne rapidement le retour sur investissement et une simulation d’emprunt pour votre installation. Dans l’étude, nous estimons également le coût de raccordement.

Vous aurez confirmation des coûts de l’ensemble de votre projet dès :
- Réception de votre devis de raccordement de l’installation au réseau (Solaire Poitou-Charentespeut aussi vous constituer votre dossier de raccordement),
- Réception de votre dossier bancaire avec le coût de votre emprunt, si vous devez emprunter bien sûr. Solaire Poitou-Charentes peut vous aider et vous mettre en contact avec ses partenaires pour trouver un financement à votre projet.
Lorsque l'orientation et inclinaison sont favorables (cf. question n°4.), et que d’autres paramètres liés aux particularités du site sont prises en compte comme l’ombrage, le coût de réalisation, le coût de raccordement (distance entre coffret extérieur et disjoncteur, ...),
le choix de l'installateur et des produits, l’amortissement peut varier de 9 à 12 ans.

3. Pourquoi investir dans une installation photovoltaïque est un véritable acte écologique ?

- Face aux réchauffements climatiques provoqués par les émissions de gaz à effet de serre, 180 pays, dont la France, ont signé le protocole de Kyoto. L’union Européenne s’est engagée à produire 20 % d’énergie propre d’ici 2012 et 40 % d’ici 2020. Ces initiatives vont permettre de réduire les émissions de CO2, la cause principale de la pollution de notre planète. L’énergie solaire, au contraire des énergies fossiles (pétrole, charbon), n’émet pas de CO2 lors de son fonctionnement. L’électricité produite en Europe est fortement émettrice de CO2. Grâce à votre installation, vous allez permettre d’économiser 1,8 tonne de CO2 par an, soit l’équivalent de la pollution engendrée par une voiture parcourant 12 000 km (qui émet 150 g de CO2 par km).
- Les panneaux solaires photovoltaïques sont aujourd’hui recyclables à 85 - 90 % et le nombre d’années de production pour amortir l’énergie grise est de 2 à 3 ans, suivant la qualité et la situation des panneaux.
- En investissant dans une installation photovoltaïque, vous participez donc à la lutte contre les effets de serre.



4. Quels sont les facteurs agissant sur la production d’énergie d’un panneau ?

La production d’énergie d’un panneau solaire va dépendre de son orientation par rapport au Sud et de son inclinaison liée à la pente du toit (cf. tableau ci-dessous).
Facteur corrections
Exemple : Une toiture située au Sud-Est génère une production d’environ 96 % par rapport à une toiture située plein Sud (avec la même inclinaison et situation géographique). Des panneaux situés sur une pente de toit de 60° ont une production de 91 % par rapport à des panneaux situés sur une pente de 30° (avec une orientation plein Sud et même situation géographique). D’autres paramètres sont à prendre en compte :
- La situation géographique : l’irradiation solaire n’est pas la même à Paris et à Nice. A noter que la région Poitou-Charentes bénéficie d’une situation climatique très favorable (taux d’ensoleillement important, climat tempéré).
- Les ombrages : si une série de panneaux est soumise à de l’ombrage, des pertes de productions sont à prendre en compte sur la production totale sur l’année. - La température : à partir de 25% le rendement d'un panneau PV diminue de 0,4% par degré



5. Quel est le tarif de rachat de l’énergie produite ?

Le tarif de rachat est revu tous les 3 mois depuis le 4 mars 2011.
Vous pouvez connaître les tarifs réactualisés sur le site www.photovoltaïque.info ; recherche tarif de rachat.
N’hésitez pas à nous contacter pour connaître les nouvelles conditions.



6. Combien de panneaux photovoltaïques puis-je installer sur ma toiture ?

Le nombre de panneaux dépendra :
- De la surface de toiture disponible (pan orienté au Sud), hors ombrage.
- De la puissance du générateur que vous souhaitez atteindre :
puissance en Wc des panneaux X nbre de panneaux.

La TVA est de 7 % pour les maisons de plus de deux ans.Depuis l’arrêté du 4 mars 2011, vous pouvez installer jusqu’à 9 kwc

Cependant, pour bénéficier d’une Tva à 7 % et d'une non-imposition sur vos revenus vous ne devez pas dépasser 3000 Wc. Dans le cas contraire, (installation supérieure à 3000 Wc), vous passez à une TVA de 19.6 % et les revenus de votre production sont imposables ou soumis à un régime particulier (ex : BIC non pro...).
Veuillez noter que si vous avez de grandes surfaces de toitures (exemples : un hangar, une grange, un bâtiment en location…), vous pouvez créer une société et mettre autant de panneaux que de place disponible : la TVA est récupérable, mais vous ne bénéficiez pas de crédit d’impôt.



7. Quelles sont les différentes structures des modules photovoltaïques ?

Le choix de la structure de l’installation photovoltaïque est important, car elle a des conséquences sur la production, mais également sur le prix de rachat de l’électricité par votre fournisseur d’énergie.
Structure intégrée au bâti :
Les systèmes photovoltaïques dits intégrés doivent assurer une fonction technique ou architecturale essentielle à l’acte de construction :
- La tenue mécanique
- La protection ou la régulation thermique
- La protection physique des biens ou des personnes


Il existe aujourd’hui différents kits ou systèmes d’intégration :
1- Systèmes où les panneaux assurent directement l’étanchéité en toiture : Ces types de montages sont ceux qui correspondent le mieux à la définition de « l’intégration en toiture (arrêté du 12 janvier 2010)»
2- Systèmes où l’étanchéité est réalisée avec des « bacs » en aluminium ou en acier laqué : le montage est souvent de bonne qualité avec une facilité de pose, une étanchéité parfaite. Attention de bien prévoir un film anti-condensation (collé directement sur le bac côté toiture). La législation prévoit que ce type de montage bénéficie du tarif d’intégration en toiture, cela concerne uniquement les installations dont les demandes de raccordement ont été effectuées avant le 31 /12 /2010.
3- Systèmes où l’étanchéité est réalisée avec des bacs en plastique ou fibre de verre : le montage effectué avec des matériaux non traditionnels en couverture, ne disposant d’aucun avis technique positif (début 2009) du Centre scientifique et Technique du Bâtiment.


Structure non intégrée au bâti :
Les panneaux photovoltaïques sont dit «non intégrés » au bâti lorsqu’ils sont montés sur des toits terrasses, sur des structures métalliques indépendantes de la toiture ou lorsqu’ils n’assurent pas la fonction d’étanchéité de la toiture.
Exemple de tarif de rachats suivant l’intégration ou non des panneaux photovoltaïques :



8. Est-ce que l’ajout de panneaux va dégrader l’esthétique de ma maison ?

En France, la majorité des panneaux photovoltaïques sont montés en intégration de toiture pour bénéficier du tarif de rachat maximum (voir réponse question n°7). Les systèmes dits « intégrés » obligent les installateurs à fondre les panneaux dans la toiture existante (tuiles, ardoises …), sans dénaturer l’esthétique de la maison. Quelque soit le système d’installation retenu (« intégré » ou « non intégré » au bâti, cf. question n°7), il est préférable de faire appel à des installateurs professionnels, couvreurs de métier, afin de réaliser une intégration des panneaux esthétique et étanche. Chaque système d’intégration est spécifique, c’est à vous de choisir la meilleure solution pour votre toiture (voir question n°7). Vous pouvez visualiser préalablement l’aspect et la couleur des modules et demander sur quelle partie du toit vont se trouver les panneaux (centrés par rapport aux ouvertures ou pas, décalés pour éviter l’ombre d’une cheminée...). L’installateur est là pour vous conseiller et écouter vos suggestions.



9. Mes panneaux photovoltaïques vont-ils résister aux intempéries ?

Aujourd’hui, les modules doivent respecter un certain nombre de critères pour être commercialisés en France. La norme IEC 61215 ou 61646 est obligatoire. Cette norme teste le verre trempé des modules avec des boules de glace de 75 mm de diamètre à une vitesse de 140 km/h. Le CSTB, (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) est l’organisme qui contrôle le respect des normes et valide tous les produits du bâtiment. En règle générale, une installation photovoltaïque pèse environ 20 kg/m², poids très inférieur aux différents matériaux de couverture utilisés traditionnellement (tuiles, ardoises…). Les systèmes photovoltaïques conformes aux exigences des nouvelles normes et n’utilisant pas de bac d’intégration, ont au moins les mêmes caractéristiques de résistance et d’étanchéité que les tuiles et ardoises. De plus, les panneaux photovoltaïques sont autonettoyants, car le revêtement des panneaux solaire est traité anti adhésif : une simple averse suffit à les nettoyer. Ils ne nécessitent donc pas d’entretien spécifique, sauf dans le cas exceptionnel où ils sont situés près d’un site qui dégage beaucoup de poussière (moisson, carrière….). Un nettoyage de temps en temps de votre toiture sera alors nécessaire s’il ne pleut pas pendant une longue période.



10. Mon installation photovoltaïque est-elle étanche à 100% ?

L’ensemble des systèmes photovoltaïques qui ont reçu l’agrément du CSTB, Centre Technique Scientifique du Bâtiment (voir question n°9) sont parfaitement étudiés et étanches. Il est important quand même de souligner que la mise en œuvre a son importance et l’installateur doit avoir les compétences de couvreurs de métier afin d’assurer l’étanchéité du système. Les installateurs qui posent du photovoltaïque ont l’obligation d’avoir une assurance décennale pour la couverture et une assurance spécifique pour la pose de systèmes photovoltaïques. Vérifiez que cette dernière assurance couvre la totalité des travaux proposés : couverture et électricité.



11. Est-ce obligatoire d’assurer son installation photovoltaïque ?

Oui, vous devez souscrire une assurance à responsabilité civile vous couvrant pour d’éventuels dommages causés à autrui. Elle peut être incluse dans votre assurance habitation et ne vous coûte pas de surprime (renseignements à prendre auprès de votre compagnie d’assurance).



12. Quelles sont les différents types de cellules photovoltaïques ?

cellules
Pour information :
• Le polycristallin représente 45 % du marché mondial.
• Le monocristallin représente 40 % du marché mondial : sa fabrication est plus longue, plus minutieuse et donc plus coûteuse que celle du polycristalin.
• Les couches minces (l’amorphe), à peine 5% du marché mondial.
Elles ne craignent pas les fortes chaleurs à plus de 60° C , mais ont de faibles rendements.



13. A quel moment mon installation produit ?

Votre installation photovoltaïque va produire à partir du moment où vous avez de la luminosité. Même en cas de mauvais temps, elle produit de l’énergie. Lorsque vous avez un fort ensoleillement, vous aurez une forte production, mais également des pertes de rendement dues à l’augmentation de température. Il est donc important de choisir un matériel adapté:
- Avec un système de ventilation des panneaux intégré à la toiture,
- Avec des caractéristiques appropriées (type de panneaux cf. question n°7) afin de ne pas subir pas de fortes baisses de rendement dès qu’il y a une augmentation de température.
luminosité



14. Qu'est-ce que la puissance crête et température d’utilisation ?

Le Watt crête est l’unité de mesure de la puissance d’un panneau photovoltaïque. C'est la puissance qu’il peut fournir sous des conditions de tests identiques. Conditions standards : panneau sous tension, soumis à un ensoleillement de 1000 W/m² (spectre AM 1.5) avec une température de cellule de 25° C. La température d'utilisation de cellule (TUC en français et NOCT en anglais), est la température qu’atteint une cellule encapsulée dans un module soumis à un ensoleillement de 800 W / m², à une température ambiante de 20 °C, une inclinaison de 45 ° et avec un vent de 1 m/ s dans les conditions de circuit ouvert. Corrélativement, la puissance NOCT (TUC) d’un module photovoltaïque est la puissance qu’il peut fournir s’il est fermé sur sa charge optimale et soumis à un ensoleillement de 800 W/m² (spectre AM 1.5) alors que la température des cellules est la TUC. La puissance NOCT est beaucoup plus proche de ce que l’on obtient dans la réalité que la puissance crête.



15. Les modules sont-ils testés avant utilisation ?

Les panneaux solaires photovoltaïques ou modules regroupent des cellules photovoltaïques reliées entre elle en série et en parallèle. Les cellules ne produisent pas exactement la même puissance entre la prévision et le réel, il peut y avoir des écarts de puissance plus ou moins importants. Tous les fabricants sérieux testent en usine leurs modules à l'aide d'un simulateur à flashes, dont la durée de quelques minutes, permet d'obtenir un ensoleillement de 1 kW/m² sans pour autant réchauffer le module. Les tests sont donc effectués dans des conditions standard (STC). Les constructeurs, suite à l’ensemble des tests, doivent mentionner les écarts de puissance entre les panneaux qu’ils fabriquent.
Exemple : un constructeur qui produit des panneaux d’une puissance de 180 Wc et dont la tolérance de puissance, suite aux tests est + ou – 5 %, peut vous livrer des modules de 171 à 189 Wc. Les écarts sont importants ! C’est pourquoi il est préférable de choisir des panneaux :
- soit avec de faibles écarts de tolérance,
- soit avec des tolérances positives.

Exemple : Pour des panneaux de 125 Wc dont la tolérance de puissance est de - 0 à + 5 %, vous avez donc des panneaux d’une puissance soit égale, soit supérieure à ce que vous avez commandé : ici de 125 à 131,25 Wc.



16. A quoi correspondent les garanties des panneaux et onduleurs ?

Il existe deux types de garanties pour les panneaux photovoltaïques :
- Garantie mécanique : La garantie mécanique est généralement de 5 ans.
- Garantie de production : Les panneaux photovoltaïques vont perdre légèrement de la puissance au cours du temps. Les garanties de production vont vous permettre d’avoir une visibilité de votre investissement sur le long terme : généralement tous les constructeurs proposent déjà une première garantie de puissance de 80 % sur 25 ans. Il est important de comparer également les garanties intermédiaires qui sont pour les constructeurs sérieux de 10 à 12 ans à 90 % de la puissance : c’est un gage de qualité et de sécurité de votre placement.

Pour les onduleurs, vous avez la garantie de base du constructeur qui est généralement de 5 ans. L’installateur peut également vous conseiller de prendre une extension de garantie de 5 ans voire 15 ans supplémentaires afin de couvrir une partie ou l’ensemble de votre placement (20 ans minimum, correspondant à votre contrat d’obligation d’achat avec votre distributeur d’énergie). Il est conseillé de prendre au moins une extension de garantie qui couvre la période de rentabilité de votre installation (voir question n°2).



17. La température a-t-elle une influence sur le rendement des modules ?

La température est un paramètre important dans le comportement des modules. En effet, une cellule exposée à une irradiance de 1 kW /m² ne transforme en électricité que 12 % au plus, le reste (soit 88 % !) étant dissipé en chaleur et en reflectance. Ainsi, si les modules ne sont pas correctement ventilés, les cellules peuvent monter très haut en température et leurs performances électriques peuvent se dégrader. Il est donc important de vérifier que vos panneaux photovoltaïques soient bien ventilés et qu’ils soient en mesure de supporter des montées en température sans des baisses de rendement importantes. A partir de 25° les panneaux PV perdent 0,4% de rendement par degrès supplémentaires.



18. Les panneaux photovoltaïques sont-ils recyclables ?

Oui et le recyclage des panneaux photovoltaïques se réalise en plusieurs étapes:
- Traitement thermique : il permet de séparer et récupérer les différents composants du module : cellules photovoltaïques, verres, métaux, Tedlar (fine couche de plastique qui encapsule les cellules), gaines, câbles, joints …
- Traitement des composants : Les cellules photovoltaïques subissent un traitement chimique pour trier les métaux conducteurs. Ces plaquettes recyclées sont :
- soit intégrées dans le processus de fabrication de cellules et utilisées pour la fabrication de nouveaux modules,
- soit fondues et intégrées dans le processus de fabrication des lingots de silicium
Le verre et les métaux sont traités et repartent pour une seconde vie.
Enfin, le Tedlar, la colle, la gaine, le câble et les joints sont brûlés par traitement thermique.

L’association PV Cycle a été créée en 2007, afin de créer un programme de reprise et de recyclage des déchets de panneaux photovoltaïques en fin de vie. Les constructeurs adhérents à cette association s’engagent à assumer les responsabilités de recyclage de leurs matériels d’un bout à l’autre de la chaîne de valeur.
cycle



19. Comment fabrique-t-on du courant avec les cellules photovoltaïques ?

C’est en 1839, qu’Alexandre-Edmond Becquerel physicien Français a découvert l’effet photovoltaïque. Cette action physique désigne la capacité que possèdent certains matériaux, notamment le silicium à convertir directement les différentes composantes de la lumière du soleil (et non sa chaleur) en électricité.
Considérée comme énergie propre et inépuisable, son fonctionnement n’occasionne strictement aucun impact sur l’environnement : ni mouvement, ni bruit, ni odeur, ni émission quelconque.
L’effet photovoltaïque est un concept simple :
Il correspond à l’apparition d’une différence de potentiel entre les deux côtés d’une jonction semi-conductrice sous l’action d’une radiation lumineuse. En branchant en série des semi-conducteurs réactifs à la lumière, Alexandre-Edmond Becquerel en conclut l’existence d’une polarité entre ces semi-conducteurs. En effet, le rayonnement solaire provoque le déplacement d’électrons d’un endroit à un autre tout en créant une tension c'est-à-dire qu’une différence de potentiel apparaît aux deux bornes des semi conducteurs, constituant ainsi un générateur. Les cellules sont constituées de matériaux semi-conducteurs qui sont porteurs d’électrons et de trous et qui deviennent actives au contact des photons.
Le matériau est alors photoconducteur. Si l’on applique une tension aux bornes du matériau, un courant circule ; celui-ci varie suivant l’intensité du rayonnement : le matériau est un dipôle passif. Pour réaliser un dispositif actif, il est nécessaire de réaliser, à la surface du semi-conducteur, une jonction P-N (jonction qui se situe entre le semi-conducteur dopé positif et celui dopé négatif). Lorsque les semi-conducteurs sont exposés aux photons, les électrons et les trous se regroupent au niveau de la jonction P-N tout en créant une tension. Voici ce qui se passe à l’intérieur d’un dispositif, semblable à une cellule photovoltaïque, constitué de deux semi-conducteurs. L’effet photovoltaïque est un phénomène physique propre à certains matériaux appelés « semi-conducteurs », le plus connu est le silicium utilisé pour les composants électroniques. Lorsque les « grains de lumière » (les photons) heurtent une surface mince de ces matériaux, ils transfèrent leur énergie aux électrons de la matière. Ceux-ci se mettent alors en mouvement dans une direction particulière, créant ainsi un courant électrique qui est recueilli par des fils métalliques très fins. Ce courant peut être ajouté à celui provenant d’autres dispositifs semblables de façon à atteindre la puissance désirée pour un usage donné.



20. Comment éviter les pertes sur mon installation photovoltaïque ?

Pour optimiser une installation solaire, il est important de prendre en compte :
- les ombrages.
- les longueurs de câbles.
- le choix du matériel
Les ombrages :
Lorsqu'une partie de votre installation est ombragée pendant un moment de la journée, elle ne va plus produire. Vous devez l’isoler de la partie non ombragée afin qu’elle n’interfère pas sur la production de l’ensemble de l’installation. Afin de minimiser les pertes, vous devez associer autant que possible les modules ombragés au sein d’une même série. Le but est d’éviter au maximum les différences d’ensoleillement d’une même série.
Les longueurs de câble :
Le courant continu se transporte difficilement dans les câbles : il est important de réduire au maximum la distance entre les panneaux et les onduleurs.
La section des câbles, aussi bien pour le transport du courant continu qu’alternatif, a son importance et est calculée afin de réduire les pertes suivant la puissance transportée et la distance parcourue.
Le choix du matériel :
Les onduleurs ont des rendements qui varient suivant les constructeurs et la qualité des produits. Les modules ont également des rendements aux m2 différents suivant le type de technologie utilisée et la qualité du matériel choisi.



21. Qu'est-ce qui différencie Solaire Poitou-Charentes de ses concurrents ?

La SARL Solaire Poitou-Charentes est une entreprise à taille humaine qui regroupe des artisans locaux, proche de chez vous. Ce sont uniquement des couvreurs et électriciens de métier avec de l’expérience qui ont été formés aux différents systèmes photovoltaïques. La SARL Solaire Poitou-Charentes soucieuse de l’environnement a sélectionné les constructeurs les plus proches (Français ou Européens) et des produits haut de gamme. Nos chargés d’études sont également des personnes de terrain qui sont formés aux mêmes titres que nos couvreurs et électriciens et maîtrisent aussi bien la pose que toutes les parties administrative et législative. Sur votre demande, nous vous proposons une étude gratuite à votre domicile : prise de mesure, information sur le photovoltaïque en général, étude de production, financière et écologique personnalisée. Nous prenons en charge la partie administrative des projets : de la déclaration mairie au dossier de raccordement et la demande de mise en service. Nous vous aidons dans votre recherche de financement. La SARL Solaire Poitou-Charentes suit régulièrement l’avancement de votre dossier auprès des administrations. Elle reçoit régulièrement un état d’avancement des dossiers et vous tient informée des délais étape par étape. Enfin, la SARL Poitou-Charentes favorise le commerce local en communiquant uniquement par des médias ou imprimeurs en Poitou-Charentes. Elle vous invite à visiter les installations déjà réalisées afin de juger par vous-même la qualité de ses prestations.