Le solaire photovoltaïque, devenir producteur d'électricité

Comment ça marche ?

Le rayonnement solaire peut être transformé en chaleur par des capteurs thermiques; il peut également l’être en électricité par des capteurs photovoltaïques. Le courant produit est généralement injecté sur le réseau électrique. Il peut être autoconsommé (l’excédent étant vendu au réseau) ou stocké dans des batteries (le plus souvent dans le cas de sites isolés). Un générateur photovoltaïque connecté au réseau comprend des capteurs photovoltaïques, un ou plusieurs onduleurs et des organes de sécurité et de raccordement. Généralement installés en toiture, les capteurs convertissent l’énergie solaire en courant électrique continu. L’onduleur, qui se présente sous la forme d’un boîtier à fixer au mur, convertit celui-ci en courant alternatif, identique à celui distribué par le réseau électrique.

Du Nord au Sud

L’ensoleillement dont bénéficie la France permet la mise en oeuvre de cette solution écologique dans tout l’Hexagone. À surface de capteurs égale, une installation produira par contre moins à Lille qu’à Nice. Les capteurs sont d’ordinaire disposés en intégration de toiture. La puissance de l’installation dépend de la surface de capteurs. En maison individuelle, 10 m2 de panneaux photovoltaïques totalisant une puissance de 1 kWc* permettent de produire entre 900 kWh et 1 200 kWh par an, selon les performances techniques du matériel et la région. C’est 1/3de la consommation annuelle moyenne d’électricité d’un ménage (hors chauffage, eau chaude sanitaire et cuisson). La mise en oeuvre d’un générateur photovoltaïque n’est possible que si la surface en toiture est suffisante. Il faut se renseigner sur la nature du toit et sur la possibilité d’intégration des capteurs pour bénéficier du meilleur tarif d’achat de l’électricité verte produite.

* La puissance crête d’une installation photovoltaïque, exprimée en kWc, correspond à la puissance maximale qu’elle peut fournir dans des conditions standard d’ensoleillement.

Investir pour l’avenir

Le coût encore élevé de cette technologie est un autre frein. Le prix d’un système domestique avec 20 m2 de capteurs (matériel et mise en oeuvre), qui est la surface moyenne installée en maison individuelle, est compris entre 15 000 et 20 000€, hors aides financières. Un crédit d’impôt de 50% sur le matériel jusqu’à 3 kWc, le taux de TVA réduit et les aides territoriales (toutefois moins nombreuses que pour le solaire thermique) permettent de réduire l’investissement. Il faut également compter sur les bénéfices de la vente de courant au fournisseur d’énergie. Compte tenu de ces différents paramètres, le temps de retour s’élève aujourd’hui entre 6 ans (dans le Sud) et 10 ans (dans le Nord). La durée de vie des capteurs photovoltaïques est comprise entre 20 et 30 ans. Même si la durée de vie des onduleurs est plus courte (de l’ordre de 10 ans), l’investissement s’avère rentable. Les modules ont une garantie légale de 20 ans à 80% de leur rendement.

Les différents types de capteurs

Les cellules photovoltaïques constituant les capteurs sont toutes composées de silicium. Ce matériau existe sous deux formes. Évacuons d’emblée le silicium amorphe, moins cher à la fabrication mais au rendement peu élevé, qui n’est pas aujourd’hui utilisé en maison individuelle, pour s’intéresser au silicium cristallin. Il en existe deux types différents. Le plus répandu est le silicium polycristallin, dont le rendement est de l’ordre de 12%. On trouve également du silicium monocristallin, au rendement plus élevé (14 %) mais plus cher. Pour une même puissance installée, la surface du premier devant être plus grande que celle du deuxième, leur coût est au final quasiment le même. Leur durée de vie et leur mise en oeuvre sont similaires. Ces deux types de silicium diffèrent par contre par leur couleur, qui permet de les reconnaître relativement facilement : le silicium polycristallin est d’un bleu franc tandis que le silicium monocristallin est d’un bleu tirant vers le noir. Renseignez-vous car il peut exister dans votre commune des dispositions particulières concernant l’aspect ou la couleur des toitures. Si vous habitez près d’un monument historique ou dans un site protégé, l’avis des Bâtiments de France est indispensable.

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L'intégration architecturale

Côté installation, les capteurs solaires photovoltaïques doivent idéalement être orientés au sud (sud-est et sud-ouest possibles), avec une inclinaison de 45 ° (celle-ci est moins importante que pour les capteurs thermiques). L’ombrage d’une partie des panneaux est à éviter : c’est la production totale du capteur qui diminuerait. Les capteurs peuvent être installés en surimposition ou intégrés à la toiture. C’est cette seconde solution que l’on doit privilégier. Pas seulement pour une question d’esthétique. En effet, la rentabilité de l’installation dépend directement de la possibilité ou non d’intégrer les capteurs. Une prime d’intégration, qui double quasiment le tarif d’achat, a été mise en place quand les capteurs sont intégrés au bâti. Ce sont les Drire (Direction régionale de l’industrie, de la recherche et de l’environnement) de chaque région qui valident l’intégration des capteurs, permettant ainsi de bénéficier du tarif d’achat bonifié.

Intégration plutôt que surimposition

En surimposition, les capteurs sont généralement fixés sur une toiture inclinée ou posés sur des châssis dans le cas, par exemple, d’une toiture-terrasse. En intégration, les capteurs photovoltaïques sont utilisés comme des éléments de construction. Ils font partie intégrante de l’enveloppe du bâtiment. Ils peuvent également être installés en bardage ou se substituer à d’autres éléments de construction (auvent ou gardecorps de balcon), devenant des éléments architecturaux à part entière. Ils peuvent également composer une verrière. On trouve des capteurs semi-transparents (Schüco, Clipsol, Tenesol) dont la surface de capteurs est réduite pour laisser passer la lumière. Ce type de produit est relativement rare et son prix est élevé. Sa performance est moins bonne qu’un capteur classique du fait dela surface réduite des cellules photovoltaïques. L’investissement est plus élevé quand les capteurs sont intégrés : ainsi pour 20 m2 de capteurs (matériel et mise en oeuvre), il faut compter 20 000€ (hors aides financières) contre 15 000€ dans le cas où ils sont placés en surimposition. Pour une maison existante, la pose de modules photovoltaïques n’est pas soumise à permis de construire. Une simple déclaration de travaux est nécessaire. Dans le neuf, il est préférable d’intégrer les modules dans le permis de construire.

Autoconsommation ou revente ?

Aujourd’hui, l’intérêt n’est pas de consommer l’énergie produite mais de la vendre car le tarif de vente de l’électricité photovoltaïque est supérieur au prix du courant payé à votre fournisseur. Si vous décidez de vendre votre courant, un contrat doit être établi avec votre fournisseur d’électricité, qui a obligation de vous acheter le kilowattheure produit à un tarif préférentiel garanti pendant une durée de 20 ans. Ce tarif est indexé sur l’inflation. Le tarif 2008 est de 31,193 centimes d’euros par kWh et de 57,187 centimes d’euros par kWh si les capteurs sont intégrés au bâtiment. Pour la Corse et les DOM, le tarif de vente est de 41,591 centimes d’euros par kWh et de 57,187 centimes d’euros par kWh en cas d’intégration. Deux compteurs sont nécessaires : l’un mesure ce que vous fournissez au réseau, l’autre ce que vous consommez. L’installation et le contrat avec le fournisseur d’énergie ne sont pas liés à une personne mais à un bâtiment. Si vous désirez vendre votre maison, le nouveau propriétaire devra seulement s’identifier pour devenir à son tour producteur.

Les étapes à suivre
La mise en service d’une installation photovoltaïque nécessite plusieurs démarches administratives :
• déclaration de travaux ou permis de construire auprès du service d’urbanisme de la ville;
• demande du certificat ouvrant droit à l’obligation d’achat auprès de la Drire (Direction régionale de l’industrie de la recherche et de l’environnement) de votre région;
• déclaration d’exploitation d’une installation de production d’électricité à demander auprès de la Dideme (Direction de la demande et des marchés énergétiques);
• demande d’étude de raccordement au réseau public d’électricité au gestionnaire de réseau (le plus souvent EDF Réseau de Distribution);
• demande de contrat d’achat à votre fournisseur d’électricité.
Signalons que le délai moyen de raccordement au réseau s’élève aujourd’hui à un peu plus de cinq mois en moyenne, un an dans le pire des cas.

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Une maison en Bretagne : une véranda photovoltaïque tout en lumière

Les verres photovoltaïques semi-transparents sur cette véranda permettent de produire de l’électricité tout en laissant passer une partie de la lumière.

Désormais le propriétaire de cette maison de ville mitoyenne, située en Ille-et-Vilaine, est devenu producteur d’électricité. L’ardoise de la toiture s’accorde bien avec les capteurs photovoltaïques sur la véranda et le toit de l’appentis. C’est le maître d’oeuvre qui a proposé cette solution au propriétaire qui souhaitait rénover sa véranda, orientée plein sud. Ce dernier a été convaincu à la fois par l’aspect environnemental et économique du projet qui lui garantissait un revenu supplémentaire par la vente de l’électricité produite. Cinq modules photovoltaïques semi-transparents (Schüco) ont été installés sur la véranda, en remplacement de l’ancien toit. Les profilés utilisés sont à rupture de pont thermique pour éviter les pertes de chaleur en hiver (Schüco) et les capteurs semi-transparents ont été réalisés sur mesure pour couvrir toute la véranda.

Les cellules photovoltaïques choisies, en silicium polycristallin, donnent un aspect de roche bleu marine, proche de celui des ardoises. Au final, l’intégration est très harmonieuse. D’une puissance de 169 Wc, chaque capteur photovoltaïque fait 12 mm d’épaisseur : il est composé de cellules photovoltaïques de 2 mm prises entre deux verres de 5 mm. L’espace entre les cellules laisse passer une partie de la lumière (25 à 30%) et crée un effet graphique à l’intérieur de la véranda.

Une puissance de 1 095 Wc

Pour augmenter la puissance de l’installation, deux panneaux photovoltaïques (1,40 x 0,80 m), d’une puissance unitaire de 125 Wc, ont été intégrés sur le toit en ardoise de l’appentis voisin. Le générateur photovoltaïque affiche quant à lui une puissance de 1 095 Wc. Deux compteurs supplémentaires ont été installés : l’un pour comptabiliser la production, l’autre (appelé compteur de non-consommation) pour vérifier que l’électricité produite n’est pas autoconsommée. Ce dernier compteur doit rester à zéro. À également été posé un onduleur, qui transforme le courant continu produit en courant alternatif. Il indique au propriétaire l’état de sa production instantanée, journalière et totale. La société Habitat Eco Intelligent, qui a réalisé l’étude et l’installation de ce générateur photovoltaïque, a par ailleurs fourni au propriétaire un module portable nommé Sunny Beam. Ce système, alimenté par une cellule photovoltaïque intégrée, indique par un graphique la production mensuelle, voire annuelle si on le connecte à un ordinateur. Il donne également la quantité de CO2 évitée et convertit la production journalière en euros.

Un revenu annuel

En Bretagne, 1 kWc permet de produire 1 050 kWh par an. La production de l’installation s’élève donc à 1 149,75 kWh par an. Toute l’électricité produite est revendue à EDF, avec qui un contrat a été signé pour une durée de 20 ans, à un tarif de 57 centimes par kWh. Le propriétaire devrait donc percevoir un revenu de 1 149,75 x 0,57 = 655€ par an. L’investissement s’est élevé à 22 000€ TTC (crédit d’impôt de 50% non déduit). Ce coût relativement élevé résulte du choix des capteurs semi-transparents, deux fois plus chers que les capteurs photovoltaïques classiques. Le temps de retour sur investissement est estimé entre 12 et 15 ans. La maison ne se situant pas en site classé, une simple déclaration de travaux a été nécessaire pour l’implantation des capteurs. Les démarches administratives, notamment auprès d’EDF, ont été réalisées par Habitat Eco Intelligent. Trois mois seulement ont été nécessaires pour le raccordement au réseau public d’électricité.

Dossier réalisé par Cédric Rognon. Étude, réalisation et suivi Habitat Eco Intelligent