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Source : Les applications de l’électricité solaire photovoltaïque – ADEME - COS

Source : Les applications de l’électricité solaire photovoltaïque – ADEME - COSTIC Modules photovoltaïques Onduleurs Réseau Compteur de vente Compteur d’achat kWh 125350 kWh 012250 Autres … Éclairage Appareillages Informatique Mémo installation solaire photovoltaïque Industrie, Artisanat… Schéma de principe d’une installation photovoltaïque raccordée au réseau avec vente de la totalité de la production 1) Au préalable et avant d’envisager une installation photovoltaïque, il serait recommandé : - d’avoir une vision globale de la consommation énergétique des bâtiments toutes énergies et tous usages confondus (chauffage, process industriel, éclairage, moteurs électriques …) ; - d’évaluer les solutions de maîtrise de la demande d’électricité pour améliorer la consommation électrique sur les différents postes (la ventilation, les moteurs électriques, l’éclairage, les pompes, la bureautique, …) ; - d’évaluer de la pertinence d’une installation d’un générateur photovoltaïque raccordé au réseau. « L’énergie la moins chère et la moins polluante est celle qui n’est pas consommée ». 2) Quelques définitions sur le photovoltaïque L’effet photovoltaïque : c’est la propriété qu’ont certains matériaux appelés semi-conducteurs de générer de l’électricité quand ils reçoivent la lumière du soleil. L’énergie des photons lumineux est convertie en courant continu. Ce principe a été découvert par Edmond BECQUEREL en 1839. Le Watt-crête (Wc) : le watt-crête est la puissance d’un module (d’une cellule) photovoltaïque correspondant à la puissance de 1 W délivré sous des conditions optimales. Ces conditions optimales sont : - plein Sud et inclinaison d’environ 30° par rapport à l’horizontale ; - éclairement de 1 000 W / m² ; - température de cellule de 25°C ; - un nombre d’air masse de 1,5 correspondant à la répartition spectrale de cet éclairement. 3) Les démarches administratives : Vous souhaitez réaliser une installation photovoltaïque et devenir producteur d’électricité. De nombreuses démarches administratives seront à réaliser pour vous raccorder au réseau et ainsi pouvoir injecter l’électricité produite pour la vendre à EDF (cf. plaquette « Comment concevoir et raccorder mon installation photovoltaïque en Bourgogne ! »). Avant toute installation : - pour un bâtiment existant, il faut effectuer une déclaration de travaux pour la pose de panneaux solaires photovoltaïques auprès des services municipaux (article L 422-2 du code de l’urbanisme) ; - pour tous projets nécessitant un permis de construire (bâtiment neuf, …), la demande de permis de construire doit inclure les panneaux solaires photovoltaïques (article L 421-1 du code de l’urbanisme). Si la demande initiale de permis de construire n’incluait la pose des panneaux solaires, il faudra déposer une demande de permis modificatif. Dans le cas où le bâtiment est situé dans le périmètre des 500 m d’un site classé, monument historique ou secteur sauvegardé, il faut contacter le Service Départemental de l’Architecture et du Patrimoine. Le choix d’une couleur, d’une technologie de cellules ou d’un type de matériel (cf. paragraphe 4.1) peut avoir une incidence sur la décision que pourra émettre l’Architecte des Bâtiments de France (ABF). Il faut contacter le plus en amont possible l’ABF pour trouver la solution d’intégration architecturale pouvant le mieux convenir. Une fois la déclaration de travaux ou le permis déposé, l’ABF va émettra soit un avis simple (favorable ou défavorable) soit un avis conforme (favorable ou défavorable). Dans le cas d’un avis simple, le maire peut suivre ou non l’ABF. Dans le cas d’un avis conforme, le maire est tenu de suivre l’avis de l’ABF. 4) Les aspects techniques : 4.1) Les technologies de cellules photovoltaïques - le silicium monocristallin : de couleur bleue nuit voire noire, cette technologie permet une bonne perception visuelle de part une couleur très uniforme et aucun reflet. Le rendement de conversion est d’environ 14-15%. La puissance installée en monocristallin par m² est un peu plus importante qu’avec le polycristallin. Puissance installée / m² : 110 à 150 Wc. - le silicium polycristallin : de couleur bleue foncée, les cellules présentent un aspect visuel de cristaux non uniforme avec des reflets plus ou moins uniforme. Le rendement de conversion est d’environ 12-13%. Cellules les plus répandues sur le marché, elles sont un peu moins chères que les cellules monocristallines. Puissance installée / m² : 110 à 150 Wc. - l’amorphe : de couleur violette sombre (voire bleue nuit ou noire), cette technologie offre un excellent rendu visuel. Le rendement de conversion est d’environ 6% en début de vie pour diminuer et se stabiliser dans le temps. Les cellules étant flexibles, cette technologie peut être mise en œuvre facilement dans les éléments de construction du bâtiment (profilé métallique, membrane d’étanchéité,…). Cette technologie est à privilégier pour de grande surface du fait de la faible puissance installée par m² qui est de l’ordre de 65 à 80 Wc. 4.2) Module et champ photovoltaïque, garanties des modules : un module photovoltaïque est constitué par un assemblage série/parallèle de cellules. C’est un générateur de courant continu délivrant une tension de 12 ou 24 Volts. La puissance d’un module est comprise entre 10 et 300 Wc. Les modules sont ensuite assemblés en série/parallèle pour constituer un champ photovoltaïque. La puissance du champ correspond au nombre de modules fois la puissance unitaire d’un module et est exprimé en Wc ou kWc. Les fabricants garantissent leurs produits de 2 à 5 ans ainsi que le rendement du module à savoir 90% de rendement garanti à 10 ans et 80% de rendement garanti à 20 ans voire 25 ans selon les fabricants. 4.3) Caractéristique d’un module : la puissance d’un module varie en fonction de l’éclairement du soleil, de la température de cellule (plus la cellule sera froide, meilleur sera le rendement). Attention aux phénomènes d’ombres, de masques proches ou lointains (arbre, bâtiment, …) car la puissance peut diminuer fortement pour une faible surface d’ombre. 4.4) L’onduleur ou plutôt le convertisseur : cet appareil transforme le courant continu (DC) produit par les modules en courant alternatif (AC) selon les caractéristiques requises par le réseau. Le dimensionnement de l’onduleur doit être réalisé en adéquation avec la puissance du champ photovoltaïque et doit être compris entre 0,7 et 1 fois la puissance du champ photovoltaïque. L’onduleur travaille en recherche du point de puissance maximal pour toujours rechercher le point de fonctionnement maximal (cela va dépendre du couple orientation/inclinaison, de l’éclairement, des éventuelles ombres, …). Le rendement de l’onduleur est de 97 à 99% et le rendement de conversion DC/AC est de 92 à 96%. La garantie produit d’un onduleur est de 5 ans mais il est possible de trouver des garanties de 10 ans voire de 20 ans. L’onduleur doit être installé dans un local ventilé (le rendement diminuera en fonction de la chaleur), facile d’accès pour la maintenance et proche du champ photovoltaïque pour limiter les pertes en ligne. En fonction du bâtiment, il faudra privilégier soit des onduleurs intérieurs soit des onduleurs extérieurs. Les onduleurs peuvent être soit monophasés pour un raccordement en monophasé ou en triphasé soit triphasés pour un raccordement en triphasé. En sortie de l’onduleur, la puissance est exprimée en Volt-Ampère ou VA (ou kVA), il s’agit de la puissance d’injection. 4.5) Le découplage réseau : l’onduleur est muni de cette fonction de découplage réseau (pas d’injection d’électricité sur le réseau si le réseau est hors tension). Il faut privilégier les onduleurs possédant la norme allemande DIN VDE 0126 ou DIN VDE 0126 1.1 . Pour une puissance d’injection > à 10 kVA, le découplage réseau devra être externe à l’onduleur. 4.6) Le suivi des performances : un suivi des performances du générateur est à préconiser par l’intermédiaire d’un enregistreur et transmetteur de données relié ou non à une connexion Internet pour faire du suivi à distance, permettre l’affichage sur un site Internet ou sur un panneau de communication. Ces appareils peuvent envoyer courriels ou SMS pour avertir des données de production journalière voire de pannes sur le générateur. 4.7) L’affichage : il peut se faire par l’intermédiaire d’un panneau de communication permettant de renseigner sur la puissance d’injection, la productible totale voire journalière injecté sur le réseau et l’évitement d’émission de CO2. Il est à installer dans certains cas en fonction du bâtiment, de la volonté du maître d’ouvrage de communiquer sur son activité de production d’électricité. 4.8) Le câblage : celui-ci intervient entre les modules et l’onduleur (entrée) et entre l’onduleur (sortie) et le réseau. Il fait veiller à limiter les pertes en ligne en adaptant la section de câble à utiliser. 5) La faisabilité technique : 5.1) Orientation et inclinaison : il faut vérifier l’orientation et l’inclinaison de la toiture de votre (ou vos) bâtiment(s) sachant que l’orientation optimale est plein Sud et l’inclinaison optimale est de 30° par rapport à l’horizontale. En fonction des produits photovoltaïques, les fabricants préconisent une pente minimale afin d’éviter la stagnation d’eau, renseignez-vous auprès des fabricants des produits (exemple : 3° de pente minimale pour de la membrane d’étanchéité photovoltaïque, 4° de pente minimale pour du bac acier). Attention de ne pas confondre une pente en degré et une pente en pourcentage (une pente de 7% est équivalente à une pente de 4°). Attention aux masques proches et lointains (arbres, bâtiment…). 5.2) Structure du bâtiment uploads/Ingenierie_Lourd/ installation-solaire-pv-zo 2 .pdf