Energie

Solaire photovoltaïque panneaux solaires, matériel et équipement

Date de mise à jour : 07/11/2020
Temps de lecture : 8 minutes

L'énergie solaire, abondante, gratuite, sans taxes, sans rejets et sans production de CO2 hormis l'énergie grise nécessaire pour la fabrication des panneaux et leur recyclage s'inscrit dans la logique du développement durable. Le marché de la production photovoltaïque domestique se développe partout en France. Le soleil délivre une source d'énergie inépuisable qu'il est facile de capter grâce à des panneaux photovoltaïques.

  1. Les panneaux solaires photovoltaïques
  2. Technologie des panneaux photovoltaïques
  3. Quelle puissance photovoltaïque installer ?
  4. L'onduleur (le convertisseur de tension)
  5. L’installation des panneaux photovoltaïques
  6. L’installation en site isolé du photovoltaïque
  7. Les batteries pour panneaux solaires
  8. Le marché des énergies renouvelables

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.

Technologie des panneaux photovoltaïques 

Rendement suivant les panneaux
TechnologieModules
 Typerendementsurface
Cristallinemono cristallin13 à 20 %7 m2
Cristalline polycristallin 12 à 14 % 8 m2
Couches mince

amorphe 7 à 10 % 15 m2
CIS 10 à 12 % 10 m2
CfTe 9 à 10 % 11 m2

L'étude de faisabililité

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.

Quelle puissance photovoltaïque installer ? 

Que peut on alimenter avec des panneaux photovoltaiques de :

 

L'onduleur (le convertisseur de tension) 

C'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.

 

Les 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

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.

Un 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.

L'installation en site isolé du photovoltaïque 

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.

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.

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.

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.

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, OLED ou LCD, ordinateurs, matériel de mesure, etc.).

 

Le marché des énergies renouvelables 

Il s'est structuré 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.

  • Composants de l'installation photovoltaïque

     

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

    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.00000000

  • 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®