INSTALLER DES CELLULES PHOTOVOLTAIQUES

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1 GUIDE PRATIQUE POUR LA CONSTRUCTION ET LA RENOVATION DURABLES DE PETITS BATIMENTS - - PRINCIPES CONTEXTE INSTALLER DES CELLULES PHOTOVOLTAIQUES Prduire de l électricité au myen de cellules phtvltaïques. La demande d énergie électrique d un bâtiment peut facilement être réduite par différentes mesures, telles que : favriser l éclairage naturel, chisir des équipements électrménager efficaces u pter pur un système de chauffage qui ne sit pas électrique. Une fis ces mesures prises, il est lgique de s interrger sur l impact envirnnemental de la prductin de l électricité que l n utilise. Cette prductin n est en effet à ce jur pas irréprchable d un pint de vue envirnnemental. Si les installatins éliennes u de cgénératin se dévelppent, leur part dans le parc énergétique glbal reste limitée, l essentiel de la prductin électrique étant encre nucléaire u issue de surces fssiles. Lcalement, des installatins phtvltaïques permettent à chacun d ajuter un peu de «vert» sur le réseau électrique, en prfitant d une surce inépuisable : la lumière du sleil. Ntns que par le chix de sn furnisseur d électricité, il est maintenant pssible d pter pur une prductin d électricité plus «verte». A ce sujet, il faut être prudent sur ce que l n appelle «électricité verte» il est cnseillé de se renseigner auprès des assciatins qui snt indépendantes des furnisseurs (par exemple : OBJECTIFS Il n est pas judicieux de dnner des bjectifs chiffrés pur une installatin phtvltaïque. Tute énergie «verte» est bienvenue. Le seul bjectif ici sera dnc de s assurer de l efficacité de l installatin chisie. Pur cela, les techniques à privilégier snt décrites plus bas, sus le pint «arbitrage». PAGE 1 SUR 7 INSTALLER DES CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES - JUILLET 2010 GUIDE PRATIQUE POUR LA CONSTRUCTION ET LA RENOVATION DURABLES DE PETITS BATIMENTS - -

2 ELEMENTS DE CHOIX ASPECTS TECHNIQUES > Descriptin des cellules phtvltaïques Les cellules phtvltaïques snt cmpsées de matériaux semi-cnducteurs qui, sus l effet de phtns lumineux, prduisent un curant électrique. Les cellules phtvltaïques snt raccrdées entre elles pur frmer un mdule phtvltaïque. Une dizaine de matériaux de cellules snt dispnibles sur le marché aujurd hui, parmi lesquelles deux technlgies prédminent : les cellules au silicium cristallin (mn- u ply-) snt le plus largement cmmercialisées et utilisées (> 90 %). Les nuvelles technlgies dites «cuches minces», telle que les «CIS», n atteignent pas plus de 6 à 7 % du marché. Le curant cntinu furni par les mdules est transfrmé en curant alternatif par un nduleur et transféré sur le réseau du bâtiment u sur le réseau du distributeur (éventuellement pur l alimentatin d une batterie). La quantité d énergie prduite par une installatin phtvltaïque dépend de plusieurs paramètres : sa surface, sn rientatin et sn inclinaisn, de la température extérieure (imprtance de la ventilatin sus le panneau), de l intensité du raynnement slaire (variable seln la péride de la jurnée et de l année), de la cuverture nuageuse, de la pllutin de l air, du degré d encrassement du capteur, de l mbrage (paramètre fndamental!) Au niveau des mdules phtvltaïques eux-mêmes, différents éléments divent être pris en cmpte dans la définitin de leur qualité : Le rendement des mdules : des cellules mncristallines snt plus perfrmantes (12 18 %) que des cellules plycristallines (8 14 %). Les cuches minces snt les mins efficaces avec un rendement ne dépassant généralement pas plus de 10 %. La puissance d un mdule de 1 m² peut varier de 100 à 185 W seln le type de cellule. La surface nécessaire dépend dnc du type de cellule utilisée. La pérennité des cellules : la plupart des fabricants de mdules au silicium cristallin garantissent un maintien du rendement de leur matériel à un minimum de 90 % du rendement nminal pendant 10 ans et de 80 % pendant 25 ans. Pur le silicium amrphe, les garanties snt plutôt de l rdre de 80 % pendant 10 ans et de 70 % pendant 25 ans.. Le rendement et le dimensinnement de l nduleur : avec le climat belge, l expérience mntre que la puissance de l'nduleur est chisie pur être de10 à 15 % mins élevée que la puissance crête des mdules PV. Avec une puissance de l'nduleur plus basse, n a alrs une plus grande efficacité du système lrsqu'il fait nuageux et/u lrsque l rientatin n est pas idéale par rapprt au sleil. De plus, la puissance maximale d un système phtvltaïque n est presque jamais atteinte, du fait que le rendement diminue avec l augmentatin de la température des mdules en été. Un surdimensinnement de l nduleur est dnc plutôt préjudiciable. Un rendement myen annuel de l nduleur de 91 % est exigé pur bénéficier des primes énergies. N ublins pas nn plus que les meilleurs mdules snt peu utiles si l nduleur ne leur est pas adaptés et réciprquement. Les pertes de puissance au niveau de câblage. Elles divent être les plus faibles pssibles; elles peuvent être facilement calculées. n cnseille en général de les limiter à 2% (1% sur le DC et 1% sur l'ac). La distance idéale entre les capteurs et l nduleur est dépendante de la lngueur et de la sectin du câble. Les cnditins de température des capteurs et de l nduleur: le rendement des panneaux diminue si les cellules se réchauffent. Seln la qualité des capteurs, ils perdent entre 0.32% et 0,5% de rendement par chaque C supplémentaire à 25 C. En été, la température des panneaux peuvent atteindre 70 C. PAGE 2 SUR 7 INSTALLER DES CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES JUILLET 2010

3 Il est dnc nécessaire de prévir une bnne ventilatin sur et sus les panneaux. Si l installatin est expsée au vent, cela permet un meilleur refridissement. Les cellules à cuche mince snt mins sensibles que les cellules au silicium cristallin. La questin de la ventilatin dit surtut se pser pur les systèmes phtvltaïques intégrés. Ntns que pur l nduleur également un emplacement trp expsé à la chaleur limite frtement le rendement. Par exemple, attentin à la température sus le tit (ex. cabann technique) qui risque d'être supérieure à 40 C (pendant plusieurs semaines par an). Dans ce cas, il sera mieux de placer l nduleur dans un autre endrit. Les pertes par l mbrage : la présence d'mbre, même sur une cellule, peut également perturber le fnctinnement du mdule entier. Il est dnc essentiel d'éviter l'mbre due à des pteaux, des arbres, des fenêtres de tit, des cheminées et des bâtiments. Les prtectins électriques et pssibilités de suivi de la prductin slaire prévue avec l nduleur. > Système autnme u en réseau En ville, n privilégiera des systèmes en réseau, pur éviter d avir recurs à des batteries, à faible durée de vie (6 ans), surces de pllutin en fin de vie, et présentant un faible rendement (perte de 50 % de la prductin). Une cnnexin au réseau facilite la questin du dimensinnement et évite le stckage, mais implique des cntraintes techniques de cmpatibilité et de sécurité. Avant tute installatin, il est cnseillé de prendre cntact avec le gestinnaire du réseau de distributin d'électricité. Pur Bruxelles, le gestinnaire est Sibelga. > Intégratin des cellules phtvltaïques A. Cellules à cuche mince Les cellules à cuche mince se présentent sus frmes diverses mais n les cnnaît généralement en ruleaux, que l n dérule simplement sur une titure plate u légèrement inclinée (<30 ), avant de suder les jints et de f ixer mécaniquement les membranes à la titure. Ces membranes peuvent servir d étanchéité de titure et snt d ailleurs prpsées par des fabricants de membranes d étanchéité (pse par des prfessinnels). Cependant, vu le faible rendement intrinsèque de ce type de cellule, la perte d efficacité liée à une psitin nn ptimale (ces cellules snt suvent installées sur des titures plates) et l encrassement rapide des capteurs, d autres systèmes snt à privilégier, sauf si le tit ne supprte pas le pids d un autre système u dans le cas de certaines applicatins industrielles (très grandes surfaces de titures plates nn mbrées par exemple). B. Cellules cristallines Les cellules cristallines se présentent en panneaux. Différentes intégratins snt alrs pssibles : Pse dans le plan d une titure inclinée (surimpsées u intégrées) u sur chevalets pur le cas des titures plates. Sus frme de tuiles u d ardises (une perte de rendement est malheureusement causée par l échauffement de l espace entre les cellules et la sus titure) Exemple d ardises et de tuiles phtvltaïques Crédit pht : Ardise Slaire SOLESIA, ETERNIT PAGE 3 SUR 7 INSTALLER DES CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES JUILLET 2010

4 Pse sur des tits en verre (vérandas, lucarnes, tits atrium) sus frme de feuilles de verre, semi-transparentes, laissant passer 10 % de la lumière. En cuverture de façade, une perte de rendement imprtante d envirn 30% est due à l angle par rapprt aux rayns slaires (psitin verticale des panneaux nn ptimale) Sus frme de prtectins slaires. Bâtiment Slaris à Bruxelles (arch. : Assar Architectes): La façade arbre des laminés mncristallins qui assurent également la fnctin de pare-sleil > Psitinnement Seln l inclinaisn et l rientatin, un facteur de crrectin dit être appliqué au rendement des cellules. Le tableau ci-dessus présente la fractin de l ensleillement maximal que peut recevir un capteur seln sn rientatin et sn inclinaisn ; n bserve que la meilleure cmbinaisn rientatin/inclinaisn est : sud et 35 par rapprt à l hrizntale. Surce : EF4 ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX > Impact énergétique et envirnnemental de leur prductin Lrs de leur prductin, les cellules phtvltaïques demandent l empli de prduits chimiques txiques. En revanche, les cellules elles mêmes n nt guère d impact sur l envirnnement durant leur vie. En fin de vie, les cellules snt démntables et snt a priri recyclables. Le ptentiel de recyclabilité des cellules en fin de vie fait l bjet actuellement de nmbreuses recherches. A priri, les capteurs étant démntables et les matériaux de base (aluminium, verre, silicium ntamment) étant individuellement recyclables, n peut être ptimiste sur le dévelppement de telles filières. En termes d énergie grise, il faut au maximum 3 à 5 ans pur que la cellule prduise autant d énergie qu il en a fallu pur sa cnstructin. L impact d une installatin phtvltaïque sur le niveau E peut être très imprtant. Un rdre de grandeur est un gain de 1 pint E mètre carré idéalement rienté et sans mbres prtée. > Bilan envirnnemental 1m² de capteurs permet une puissance maximale de 100 à 185 W c (Le Watt crête est la puissance maximale que peut furnir une cellule dans des cnditins idéales standard.) et une prductin annuelle de 85 à 155 kwh/an. Cette prductin est naturellement très inégalement PAGE 4 SUR 7 INSTALLER DES CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES JUILLET 2010

5 répartie : pur une installatin d un kwc (8 m 2 ) qui prduit en myenne annuelle 850 kwh, la prductin varie de 0,52 kwh par jur en myenne en décembre à 3,73 kwh en juillet. En suppsant une durée de vie de 25 ans et une durée de 5 ans pur prduire l énergie nécessaire à sa fabricatin, et dnc la cmpenser, n peut cnsidérer que, sur sa vie, 1 m² de capteurs (avec une puissance maximale de 100 Wc) utilisé au mieux de sa pssibilité permettra d écnmiser 570 kg CO 2. Si n suhaite prduire l énergie nécessaire pur cmpenser une cnsmmatin d un ménage suppsée à 4000 kwh/an, il faudrait dnc une surface d envirn 30 m². Cela représente une écnmie de kg/kwh * 4000Wh/an = 1,35 tnne de CO 2 par an! ASPECTS ECONOMIQUES > Cût et rentabilité Le prix myen d'une installatin phtvltaïque se situe actuellement à Bruxelles +/- 4 par W crête hrs TVA et hrs subsides pur des panneaux standards au silicium plycristallin, placement cmpris, ce qui fait envirn 520 /m². A l heure actuelle, même sans l btentin de primes, l investissement dans une installatin phtvltaïque est rapidement rentable (généralement temps de retur pur un particulier est prche de 5 ans). Cette rentabilité est principalement due au faible prix de l installatin et au rachat des certificats verts. > Primes Des primes de la Régin de Bruxelles-Capitale et des réductins d impôt du guvernement fédéral permettent de rentabiliser l installatin. Pur cnnaitre les cnditins et les mntants, vir le site : > Dispnibilité Les entreprises actives dans le secteur phtvltaïque snt reprises sur le site de la fédératin des furnisseurs d équipements slaires (www. Belslar.be). D autres surces snt la base de dnnée du CSTC u la liste dispnible auprès de l Apere et du service inf-envirnnement de Bruxelles Envirnnement - IBGE. Il existe un annuaire des installateurs en RBC dispnible sur le site IBGE, sectin «Prfessinnels > Liste des entreprises agrée et certifié». En plus, le site de l APERE reprend également une liste d installateurs ( Le cluster EcBuild peut aussi rienter vers des installateurs ( ARBITRAGE Sur base de ce qui précède, nus avançns les recmmandatins suivantes : Eviter les systèmes sur batterie, surces de pllutin en fin de vie. Malgré une rentabilité intéressante, l investissement financier par kilwattheure écnmisé est élevé (4.5 à 5 par kwh/an). Il est dnc utile d évaluer si d autres actins permettant une plus grande écnmie d énergie par eur investi ne snt pas à appliquer en pririté (islatin des paris, ). Si le chix entre plusieurs techniques de prductin phtvltaïque est pssible, éviter les systèmes à cuche fine (panneaux «étalés», présentés en bandes suples), pur leur préférer ceux à base de silicium cristallin, qui ffrent un meilleur rendement et une meilleure durabilité. PAGE 5 SUR 7 INSTALLER DES CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES JUILLET 2010

6 DANS LA PRATIQUE Des mesures divent être prises aux différentes phases de dévelppement et de réalisatin du prjet : PROGRAMMATION ESQUISSE Avant de cncevir une installatin de prductin d électricité verte, il cnvient de réduire la cnsmmatin d énergie. On cherchera dnc à prfiter de la lumière naturelle, n évitera d utiliser l électricité pur la prductin de chaleur et d eau chaude, et n veillera à acheter et utiliser des appareils faibles cnsmmateurs d électricité. On psitinnera les cellules phtvltaïques de façn à ce qu elles ne sient pas dans l mbre de bâtiments visins, de la végétatin, etc. On visera, cmme pur les panneaux slaires thermiques, une rientatin entre le SE et le SO, et une inclinaisn prche de 35 par rapp rt à l hrizntale. AVANT-PROJET Un cntact précce avec le distributeur d électricité est utile pur identifier les cntraintes de raccrdement et de sécurité, et vérifier la cmpatibilité du matériel chisi, ntamment de l nduleur. On chisira le mde de pse le plus adapté à sn prjet : En titure plate Par-dessus une cuverture classique dnt la pente et l rientatin snt adéquates En cuverture intégrée, si la pente et l rientatin snt adéquates Pse verticale en façade sud Prblème Eviter que les rangées de panneaux ne se fassent de l mbre entre elles. Préserver l étanchéité de la titure tut en assurant la résistance à l arrachement des chevalets qui sutiennent les panneaux. Assurer la fixatin sans tucher à la cuverture. Assurer une circulatin d air suffisante entre les panneaux. Assurer l étanchéité à l eau entre les panneaux et la cuverture. Perte de rendement dû à l échauffement sus des cellules perte de 30 % du rendement par rapprt à l ptimum. Slutin Ecarter suffisamment les rangées. L inter-distance entre les rangées de capteur est d envirn 2 x la hauteur des capteurs (fnctin de l inclinaisn des capteurs). Lester les chevalets plutôt que les fixer au travers de l étanchéité. Si ce n est pas pssible (ex. limite de pids), fixer les chevalets sur des éléments eux-mêmes liés aux acrtères Pattes en inx se glissant sus les tuiles pur se fixer aux chevrns. 5 à 10 cm d écartement entre les mdules et la titure snt nécessaires pur assurer le refridissement des capteurs. Utiliser des prduits et prfils spéciaux (surcût). / / DOSSIER D EXECUTION, PERMIS D URBANISME L installatin de capteurs slaires n est plus sumise à un permis d urbanisme si les capteurs ne snt pas visible de l espace public et ne présentent pas de saillie de plus de 30 cm ni de débrdement par rapprt au plan et limites de la titure ; si le bien ne bénéficie pas de mesures de prtectin u n est pas dans le périmètre de prtectin PAGE 6 SUR 7 INSTALLER DES CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES JUILLET 2010

7 d un bien classé. Il est néanmins judicieux de s en assurer auprès du service d urbanisme de sa cmmune. Pur plus d infrmatins, vir «Guide administratif & technique pur l installatin de panneaux phtvltaïques» sur le site internet : que_part_fr.pdf?langtype=2060 Pur puvir valriser l ensemble de la prductin électrique, il sera nécessaire de raccrder l installatin au réseau. De la srte, l électricité prduite en cas d absence des habitants purra être réinjectée sur le réseau et purra être valrisée par d autres utilisateurs. Cncrètement, cela se réalise par la pse d un cmpteur bidirectinnel, qui turne «à l envers», lrsque le surplus de prductin est injecté au réseau. Si une installatin existante n est pas équipée d un tel cmpteur, le gestinnaire est tenu d une faire installer un, aux frais du prpriétaire (cût actuel : 235 HTVA, rembursé par les primes). Ntns, enfin, qu il ne faut en aucun cas que la prductin dépasse la cnsmmatin. RECEPTION ET MISE EN EXPLOITATION ENTRETIEN Pur s assurer de la réelle prductin d électricité, il suffit simplement de relever régulièrement le cmpteur «certificat vert» qui cmptabilise la prductin d électricité. Il est cependant cnseiller de suivre très régulièrement l installatin pendant le premier mis pur s assurer de sn bn fnctinnement. Un entretien régulier des capteurs limite leur encrassement et la perte de rendement qui l accmpagne. Vir à ce sujet le «Guide de maintenance pur les particuliers», à paraître fin 2010 sur le site de Bruxelles envirnnement INFORMATIONS COMPLEMENTAIRES AUTRES ELEMENTS A GARDER A L ESPRIT Vici une liste de fiches de ce guide dnt les thématiques crisent celles de la prductin d énergie électrique slaire : ENE01 - Favriser les chix d'équipements électriques et d'éclairage efficaces ENE19 - Envisager un chauffe-eau slaire BIBLIOGRAPHIE Infrmatins générales sur la prductin phtvltaïque : Le site web de Bruxelles envirnnement : Apere : assciatin pur la prmtin des énergies renuvelables. et Bruxelles Envirnnement, Guide administratif & technique pur l installatin de panneaux phtvltaïques, 2009, téléchargeable à l adresse suivante : que_part_fr.pdf Energie+ (pur les prfessinnels et respnsables énergie) Infrmatins générales sur les primes à l énergie slaire en RBC : Bruxelles Envirnnement : Les facilitateurs Energie : 0800/ Le Centre Urbain asbl : (infrmatin pur les particuliers uniquement) Les réductins d impôts fédérales pur particuliers : Les déductins d impôts fédérales pur entreprises : PAGE 7 SUR 7 INSTALLER DES CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES JUILLET 2010