Solaire photovoltaïque panneaux solaires, matériel et équipement

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  • • La technologie employée pour les panneaux solaires photovoltaïques.

    • Les modules photovoltaïques.

    • L’installation des panneaux photovoltaïques.

    • L’installation en site isolé des panneaux photovoltaïques.

    • Les installateurs de panneaux photovoltaïques.

    • Les qualifications et les labels.

    • Les autres pages sur le sujet du solaire photovoltaïque (prix, avantages, inconvénients...).

    • L'aide d'Acqualys (devis).

     
      Les panneaux solaires photovoltaïques.

    Le calcul comparatif des prix d’une installation photovoltaïque s'effectue non pas en m² de panneaux (la surface peut varier pour une même puissance), mais en puissance crête. Cette valeur de référence permet de comparer les puissances des panneaux solaires.

    L'énergie photovoltaïque  La technologie employée pour les panneaux solaires photovoltaïques
    Technologie employée et rendement des panneaux photovoltaïques
    Technologie employée
    Type de module
    Rendement module
    Surface moyenne pour obtenir 1 kWh crête
    Cristalline
    Monocristallin
    13 à 20 %
    7 m2
    Polycristallin
    12 à 14 %
    8 m2
    Couches minces
    Amorphe
    7 à 10 %
    15 m2
    CIS
    10 à 12 %
    10 m2
    CfTe
    9 à 10 %
    11 m2

    Après les panneaux solaires, on assiste à l’apparition d’un nouveau système qui capte lui aussi l’énergie solaire : les tuiles solaires (voir photo) sont actuellement au stade de prototype unique et en cours de développement. Ce système permettra de produire un courant de 15V et 116 milliampères par m² de cellule couvrante fournissant environ 1000W d'électricité.

    Cette tuile s'intègre complètement et parfaitement à la toiture soit lors d'une rénovation soit d'une construction.

     L’esthétique y gagne avec l’abandon des grandes surfaces noires posées sur les toitures. 

     À partir d'une toiture déjà réalisée en akro-toit (tuile en matière composite qui ne craint pas les coups de vent, pour une installation sans clous, ni vis, les tuiles solaires peuvent facilement s'interchanger.

     Possibilité de faire varier la capacité de puissance voulue en augmentant ou en réduisant le nombre de tuiles.

     En cas de panne, l'installation fonctionne encore même en capacité réduite, mais évite la coupure d'électricité à la différence des panneaux solaires photovoltaïques classiques.

     Exemple d’application pour une résidence secondaire : les tuiles solaires reliées à la batterie de l'alarme permettront à cette dernière d'être opérationnelle sans limites de temps malgré une coupure éventuelle du réseau électrique.

     Exemple d’application pour une piscine : Lors de la construction du pool house (local recevant le système de filtration de la piscine) les tuiles solaires disposées sur le toit constitueront l’étanchéité ainsi que l’auto alimentation du système de filtration assurant une autonomie complète, une économie sur la consommation électrique ainsi que sur les travaux de génie civil pour réaliser éventuellement la tranchée pour le raccordement de la ligne électrique EDF.

      L'onduleur : Le convertisseur de tension.
    Onduleur d'une installation photovoltaïque. Doc Acqualys

    L'onduleur (le convertisseur de tension) est la partie la plus fragile de l'installation photovoltaïque : son remplacement s'effectue en moyenne entre 5 et 10 ans.

      Un onduleur transforme le courant continu (DC) généré par le panneau photovoltaïque en courant alternatif (AC) à la tension et à la fréquence souhaitées (par exemple 230 V et 50 Hz).
      Il exploite également le champ photovoltaïque à son point de puissance maximal (Maximum Power Point MPP).
      L'onduleur assure la surveillance du réseau pour protéger ce dernier contre les pannes et interrompre l'alimentation en électricité en cas de dysfonctionnement du réseau.

    Le choix d'un onduleur :

    Il convient d'effectuer une étude sur la configuration des modules que l'on souhaite installer et les facteurs qui définissent leurs performances : le temps et l'intensité de l'ensoleillement, ombrage, direction et inclinaison de la toiture, etc.

    Fabricants d'onduleurs :
    AEG, Atersa, Beghelli, Carlo Gavazzi, Centrosolar, Control Techniques, Danfoss, Delta Energy, Diehl AKO, Dorfmüller, Effekta, Fagor Automation, Fronius, Helios Systems, IDS, Ingeteam, Kaco, Kostal, Layer, Leonics, LTI Reenergy, Mastervolt, Mitsubishi, Motech, Oelmaier, Padcon, Pairan, Phoenixtec Power, Powercom, Power-One, Refu, Riello, Rudolf Fritz, Satcon, Siel, Siemens, Siliken, SMA, Solar Konzept, Solutronic, Sputnik, Steca, Sunways, Voltwerk, Xantrex, Zigor
      Les modules photovoltaïques.
     

    Ci-dessus, 18 modules de panneaux photovoltaïques encastrés d'une puissance totale crête de 3000 W.  Photo Picbleu®

      L'installation des panneaux photovoltaïques.

    Pour placer correctement une installation solaire, il faut connaître les principaux angles de position du soleil pour optimiser la position et l’inclinaison des capteurs.

    Les angles optimum dépendent de l'utilisation que l'on veut en faire et de l'emplacement de l'installation solaire. 

    En France l'azimut optimum est situé plein sud.

    Tandis que l'angle d'inclinaison optimum du capteur dépend de l'utilisation finale de l'énergie :

     Pour la production de l'eau chaude sanitaire : 45° 

    Cet angle privilégie une utilisation sur toute l'année

     Pour le chauffage : 60° 

    pour favoriser le rendement en hiver le soleil décrit une trajectoire journalière dont les deux principales coordonnées, l'azimut et la hauteur, peuvent être représentées sur un tableau graphique. Ce dernier permettant également de faire figurer l'azimut et la hauteur des obstacles possibles se dressant devant une installation solaire déterminée.

    Ce tableau graphique permet par conséquent de déterminer les périodes de temps et les jours au cours desquels l'installation solaire ne recevra pas directement le rayonnement solaire direct.

    Le rayonnement solaire traverse l'atmosphère, subit des modifications pendant cette traversée, d'intensité et de direction dues à son interaction avec les composantes atmosphériques.

      Les installations en site isolé des panneaux photovoltaïques.

    Une installation photovoltaïque autonome (appelée également « en site isolé ») est une installation qui n'est pas reliée au réseau électrique d'EDF. L'énergie produite par les panneaux photovoltaïques est stockée dans des batteries pour alimenter le bâtiment en électricité. Toutes les batteries doivent être reliées entre elles en parallèle ainsi les capacités des batteries solaires se cumulent. L'auto consommation offre des avantages importants avec notamment la possibilité d'installer les panneaux sans autorisation administrative.

     Les batteries pour panneaux solaires

    Le stockage de l'énergie électrique étant impossible, des batteries emmagasinent l'énergie électrique produite par les panneaux photovoltaïques en énergie chimique dont la production et la consommation peuvent être ainsi différées : c'est le cycle de charge.

    Une batterie photovoltaïque ou batterie à décharge profonde permet de résoudre le problème du décalage temporel entre la production d’électricité du panneau photovoltaïque pendant les heures d'ensoleillement et sa consommation.

    Une batterie pour voiture ne peut pas être utilisée avec des panneaux photovoltaïques, car elle ne possède pas les mêmes caractéristiques de décharge que les batteries photovoltaïques.

    La capacité d'une batterie photovoltaïque est la quantité d'énergie électrique qui peut être restituée pendant un nombre d'heures précises. La quantité d'énergie restituée par la batterie pendant 100 heures s'exprime en Ampères/heure (Ah). Les batteries solaires subissent un grand nombre de cycles charge et décharge et leur état de charge évolue au fil de la journée et encore plus au cours des saisons. C’est à la fin de l'hiver que les batteries sont le plus déchargées, elles doivent supporter un grand nombre de cycles et doivent supporter la décharge profonde : on installe généralement des batteries acceptant plus de 300 cycles à 80 % de décharge.

    Saviez-vous Portail habitat Picbleu Quelle est la puissance nécessaire pour une maison isolée ?

    Pour des besoins standards d'une habitation autonome : éclairage par lampes fluocompactes, petit électroménager, téléviseur, chaîne hifi et ordinateur, lave-linge à double entrée eau chaude — eau froide, réfrigérateur économe. Une installation minimale de 1,6 kWc soit 16 m2 de modules est nécessaire. Le coût d’une installation est d’environ 15 000 euros/kWc, le Wc (Watt-crête) étant la puissance fournie sous un ensoleillement « standard » de 1 000 W/m2 à 25 °C.

    Saviez-vous Portail habitat Picbleu Comment se calcule la puissance de l'installation photovoltaïque ? 

    Le dimensionnement de l’installation se calcule sur la base de la situation la plus défavorable en période d'hiver lorsque l’installation doit fonctionner toute l’année. Des cartes nationales donnent l’énergie moyenne quotidienne en kWh/m2 en fonction de la latitude du lieu ; il faut également tenir compte de la présence de masques éventuels (facteurs d'ombrage tel qu'ombre portée d'une cheminée, d'un immeuble voisin, de végétation, etc.), de l’inclinaison des modules et de la période d'utilisation.

    Saviez-vous Portail habitat Picbleu Quels sont les coûts de maintenance de l'installation photovoltaïque autonome ?

    Les batteries ont une durée de vie limitée entre 5 et 8 ans). Leur coût de remplacement représente une part importante des frais de maintenance de l'installation. Les batteries contiennent du plomb et de l’acide, leur recyclage en fin de vie est donc indispensable.

    Saviez-vous Portail habitat Picbleu Comment calcule-t-on le nombre de batteries nécessaires ?

    (Consommation en Wh/jour)/Tension en Volts de la batterie x Autonomie en Jours x 1,25

    La consommation en Wh/jour correspond à la consommation journalière en électricité d'un logement. Cette consommation électrique peut être calculée à partir de la consommation mensuelle indiquée sur chaque facture EDF, à l'aide d'un compteur multiénergies (obligatoire pour les maisons neuves) ou en cumulant les puissances de tous les appareils électriques ainsi que leur nombre d'heures d'utilisation. La tension en volts de la batterie doit être la même que la tension du régulateur solaire auquel elle est reliée. L'autonomie exprimée en jours est le nombre maximum de jours consécutifs sans soleil. Selon chaque région, le nombre de jours sans soleil est compris entre 5 et 15.

     Le régulateur solaire

    Le régulateur solaire contrôle la charge de l'ensemble des batteries pour les protéger des surcharges :

    - il baisse ou stoppe la charge de la batterie solaire par le module solaire quand la batterie est chargée

    - il ralentit la décharge par délestage de l'utilisation ou procède à l'arrêt total du système :

    afin d'empêcher les décharges profondes pouvant détériorer les batteries. Le régulateur solaire affiche un diagnostic du panneau photovoltaïque et la charge contenue par la batterie solaire.

     Un convertisseur, ou onduleur transforme le courant continu des batteries en courant alternatif.

    Il suffit de raccorder les bornes du convertisseur aux cosses des batteries. Les appareils électriques que vous désirez alimenter sont alors branchés sur les prises 220/230 Volt du convertisseur.

    Il existe deux types de convertisseurs

     quasi-sinus : Leur signal électrique est moins régulier.

    Recommandé avec les appareils électriques qui ne sont ni inductifs ni électroniques (ex. : éclairage à incandescence, fer à repasser, cafetière, plaques, four, convecteur, frigo, radio, TV cathodique...)

     pur sinus : adapté pour les appareils électroniques 

    (exemple : écrans plasma ou LCD, ordinateurs, matériel de mesure, etc.)

     Simulateur pour déterminer la puissance et le prix d'un kit solaire autonome

    Saviez-vous Portail habitat Picbleu Combien coûtent des batteries photovoltaïques ?

    Les batteries solaires photovoltaïques reviennent au minimum à environ 34 à 38 % du coût de l'installation globale.

    Saviez-vous Portail habitat Picbleu Combien coûte une installation photovoltaïque non raccordée de base ?

    Composants de l'installation photovoltaïque

    Prix Hors Taxes

    Prix en % 

    Panneau solaire photovoltaïque d'une puissance de 500 W

    1000 €

    49 %

    Régulateur 40 Ampères

     200 €

    10 %

    Connectique, câbles, boite de jonction

     250 €

    12 %

    Batteries (plomb ouvertes 1)

    766 €

    34 %

    Batteries étanches 

    900 €

    38 %

    1 D'une capacité de 2 X 195 Ah soit 390 Ah pour 50 % de décharge maximum.

    2 D'une capacité de 2 X 200 AH soit 400 Ah pour décharge lente

    Des batteries ouvertes doivent être changées tous les 5 à 8 ans, les batteries solaires représentent alors 54 % du coût total du système sur la totalité de sa durée de vie. En choisissant des batteries solaires étanches, le coût des batteries rapporté à la durée de vie du système est très supérieur.

      Les installateurs des panneaux photovoltaïques.

    Les panneaux doivent faire l'objet d'une installation rigoureuse par des professionnels spécialisés. Photo Picbleu®

    L'étanchéité avant la pose des panneaux doit être parfaite car c'est la 1ère source de litiges. Certains poseurs craignent que les UV dégradent les feuilles d'étanchéité. Photo Pibleu ®

    De nouveaux chevrons ont été placés ainsi que des plaques de composites assurant une étanchéité parfaite, les rails posés avec une précision extrême permettent le placement idéal des panneaux. Photo Picbleu®

     

     Les qualifications et les labels : QualiPV : un label pour les installateurs de panneaux photovoltaïques.

    Label Qualipv 2015 Portail habitat Picbleu

    Ce label indique que le professionnel installateur photovoltaïque a suivi un stage qualifiant pour l'année en cours

    Système solaire photovoltaïque installateurs charte qualité QUALI'Pv

    Le marché des énergies renouvelables se structure peu à peu sous l'impulsion de l'ADEME. Des labels Qualisol pour le solaire, Qualibois pour le bois, QualiPV pour le photovoltaïque doivent aider le consommateur à choisir des professionnels/ installateurs aux compétences reconnues. Les professionnels/installateurs de panneaux photovoltaïques doivent subir un test de connaissances payant pour obtenir le label QualiPV. Certains spécialistes se montrent actuellement sceptiques sur la valeur de ce label. Or, la qualité de l'installation est déterminante pour que les panneaux photovoltaïques soient efficaces et rentables. Label et crédit d'impôt ne sont pas suffisants pour une installation de qualité : il est possible de se renseigner auprès des fabricants de modules photovoltaïques (qui ne sont pas forcément installateurs, mais ont intérêt à vous détourner des professionnels incompétents, pour préserver la bonne image de leurs produits) et auprès d'experts de l'ADEME. Des entreprises spécialisées qui ont l'expérience de la pose des panneaux sont à privilégier. Ces différentes « normes de compétence » sont supervisées par Qualit'EnR, une association professionnelle spécialisée dans les énergies renouvelables.

    Qualipv Installateurs solaire photovoltaïque EDF ENR Charte Quali'Pv
     

     Les autres pages sur le sujet du photovoltaïque :

     
    Solaire : panneaux photovoltaïques production électricité
    Panneaux solaires photovoltaïques électriques : comment ça marche
    Photovoltaïque prix installation amortissement seuil rentabilité
     

     L'aide de Picbleu :

    Cliquez ici pour un devis photovoltaïque
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