Guide méthodologique

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1 Guide méthodologique à destination des collectivités guyanaises relatif à la mise en œuvre d ouvrages photovoltaïques raccordés au réseau public de distribution d électricité Martinique Quartier Usine Soudon Le Lamentin Téléphone Télécopie Bureau d Ingénierie Energies Renouvelables Maîtrise de l Energie transenergie@environet.fr RCS Fort de France TMC SARL au capital de Guadeloupe La Retraite Baie-Mahault Téléphone Télécopie

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3 PRÉAMBULE... 5 INTRODUCTION... 6 INTÉRÊTS POUR UNE COLLECTIVITÉ... 6 CONTEXTE ÉNERGÉTIQUE LOCAL... 6 MÉTHODOLOGIE... 8 GLOSSAIRE... 9 ASPECTS TECHNIQUES PRÉAMBULE TECHNIQUE SUR LES GÉNÉRATEURS PHOTOVOLTAÏQUES RACCORDÉS AU RÉSEAU Principe de fonctionnement Les Eléments principaux d un générateur photovoltaïque Les modes d implantation Le raccordement PRODUCTIVITÉ D UN SYSTÈME PHOTOVOLTAÏQUE L environnement du site de production Influence de l orientation et de l inclinaison des modules photovoltaïques...21 Influence des masques RÉFÉRENTIELS NORMATIFS Référentiels législatifs Les normes et textes généraux Les normes et textes relatifs aux installations photovoltaïques L appellation Quali PV LES PRESCRIPTIONS TECHNIQUES POUR LA CONDUITE DES PROJETS Contexte climatique guyanais Etudes préalables / Phases APS et APD Le Dossier de Consultation des Entreprises / Phases PRO Le suivi des travaux / Phase DET Recommandations ASPECTS JURIDIQUES LES MONTAGES CONTRACTUELS ENVISAGEABLES Sur le domaine public Sur le domaine privé Mise en concurrence Fin de contrat et sort de l installation Synthèse des montages envisageables LES PRINCIPALES CLAUSES DU CONTRAT-TYPE A.1. LES PARTENARIATS PUBLIC-PRIVÉ (PPP) LES PARTENARIATS PUBLIC-PRIVE CONTRACTUELS LES PARTENARIATS PUBLIC-PRIVE INSTITUTIONNALISES ASPECTS ÉCONOMIQUES LES TEXTES RÉGLEMENTAIRES SUR LES TARIFS BONIFIÉS LES TEXTES RÉGLEMENTAIRES SUR LA NOTION D EFFACEMENT ELÉMENTS DE COÛT D UN GÉNÉRATEUR PHOTOVOLTAÏQUE LES RECETTES D EXPLOITATION LES PRATIQUES DE LOYERS GÉNÉRALEMENT CONSTATÉS EN GUYANE EN SYNTHÈSE DÉFINITION DES RÔLES DANS UN PROJET PHOTOVOLTAÏQUE ANNEXES SYNTHÈSE DES QUESTIONNAIRES SYNTHÈSE QUESTIONNAIRE COLLECTIVITÉS Page 3

4 PERSONNES INTERROGÉES SYNTHÈSE Généralités et intérêt pour le photovoltaïque Disposition de mise en location de leur toiture SYNTHÈSE DU QUESTIONNAIRE ENTREPRISES / OPÉRATEURS...64 PERSONNES INTERROGÉES SYNTHÈSE Généralités Contrat de location / Exploitation du générateur EXTRAIT DU GUIDE DE RECOMMANDATIONS DE LA FÉDÉRATION DES ENTREPRISES PUBLIQUES LOCALES CAHIER DES CLAUSES TECHNIQUES PARTICULIÈRES TYPE Page 4

5 PRÉAMBULE Les enjeux environnementaux sont au centre des débats nationaux et internationaux, les démarches de la France, concernant notamment la réduction des gaz à effet de serre témoignent de l orientation choisie en faveur du développement des énergies renouvelables. De nombreux textes législatifs encadrent et encouragent le développement de sources d énergies alternatives, en particulier l énergie photovoltaïque qui montrent l intérêt croissant porté sur cette filière. Outre les tarifs d achat attractifs de l énergie produite et injectée sur le réseau public de distribution d électricité notamment dans les DOM, des avantages fiscaux, liés à la loi Girardin, rendent les investissements issus de projets d implantation de générateurs photovoltaïques particulièrement prometteurs dans le département de la Guyane. C est dans ce contexte que les collectivités Guyanaises peuvent être sollicitées par des opérateurs désireux d occuper un espace public (généralement la toiture) afin d installer et d exploiter un générateur de production d énergie photovoltaïque. Ainsi suite à la collecte d informations relatant les attentes des collectivités de Guyane et les propositions des opérateurs locaux, ce guide permettra aux collectivités de mener à bien des projets d implantation de générateurs photovoltaïques. Page 5

6 INTRODUCTION INTÉRÊTS POUR UNE COLLECTIVITÉ Bien que la production d énergie ne fasse pas partie de l activité principale des collectivités, la mise en place de générateurs photovoltaïques sur les bâtiments publics peut valoriser la volonté de celles-ci à s investir dans la préservation de l environnement et le développement des énergies renouvelables. De plus ces installations permettraient à la collectivité de : - réaliser des gains quantitatifs, matérialisées par les recettes alimentées par le mécanisme de vente de l énergie produite ; - d améliorer le confort thermique du bâti, par la protection thermique de l enveloppe des bâtiments ; - protéger le patrimoine bâti par préservation de la couverture du rayonnement solaire et/ou la réfection de l étanchéité. Ces projets rentrent tout à fait dans le cadre du fonctionnement des collectivités et contribue à valoriser leur domaine tout en participant à la satisfaction d un objectif d intérêt national issue notamment de la loi Grenelle 1, consistant à ce que 50% de la consommation d énergie en Guyane provienne d énergies renouvelables et à la mise en œuvre de bâtiments à énergie positive. CONTEXTE ÉNERGÉTIQUE LOCAL A fin 2009, la Guyane compte environ 118 MW de capacité de production d énergie renouvelable soit environ 46% de la capacité totale de ses moyens ; La part EnR est pour l essentiel due à la ressource hydraulique du barrage de Petit Saut. Le photovoltaïque ne représente à la fin 2009 que 0.88 MW en puissance installée raccordée au réseau Guyanais. En revanche, comme dans beaucoup de Régions, le photovoltaïque est en plein essor avec 86 MW de générateurs en projet. Source énergétique Puissance installée Fossile Hydraulique Biomasse Photovoltaïque 136 MW 115 MW 2 MW 0,88 MW 253,9 MW dont 118 MW en EnR TOTAL Puissance en projet (file d attente) 4,5 MW 85,83 MW 90 MW Tableau 1 Répartition du mix énergétique de la Guyane (Source : EDF-SEI) Page 6

7 MIX ENERGETIQUE DES DOM à fin 2009 d'après document EDF SEI : raccordement des producteurs au réseau public au 31/12/09 MOYENS DE PRODUCTION D'ELECTRICITE (capacités : puissances installées en MW) EnR Guyane BioGaz Biomasse Cogénération Déchets Eolien Géothermie Hydro En service 0,000 2,000 0,000 0,000 0,000 0, ,000 file d'attente 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 4,500 Bagasse Photovolt. charbon DIESELS 0,880 85,830 0,000 72,000 64, ,9 0,000 0,000 0,000 90,3 Tableau 2 : Détails du mix énergétique Guyanais au 31/12/09 (Source EDF SEI) Page 7 TAC TOTAL (MW)

8 Compte tenu de la prédominance des moyens de production utilisant des énergies fossiles (groupes diesels et turbines à combustion), l impact de la production d électricité en Guyane contribue à une émission de CO 2 sept fois plus importante qu en France métropolitaine. France Guyane métropolitaine 0,12 kg/kwh produit 0,8 kg/kwh produit Tableau 3 : Quantité de C02 émis par kwh produit (Source ADEME) Face à la forte croissance de la consommation d énergie en Guyane, le réseau électrique insulaire guyanais est en mutation, avec notamment l intégration de moyens de production complémentaires favorables à l environnement tels que les générateurs photovoltaïques. D autant que la ressource solaire y est importante avec une irradiation solaire sur le plan horizontale de l ordre de 1800 kwh/m²/an en moyenne contre 1200 kwh/m²/an en moyenne en France métropolitaine. Dans cette optique, les communes et autres collectivités locales (Communautés de Communes, Région, Département) doivent avoir les outils techniques et juridiques pour pouvoir donner l exemple d une intégration réussie des énergies renouvelables. MÉTHODOLOGIE Comme tous projets, l implantation de générateurs photovoltaïques s effectue par différentes étapes allant des études préalables jusqu à l exploitation des installations. La méthodologie générale de tels projets peut être la suivante : La programmation : permet d orienter le projet et de définir ses caractéristiques techniques ainsi que sa viabilité. Lors de cette phase sont désignés les acteurs qui interviendront autour du projet ; L installation : pour la mise en œuvre du projet dans les règles de l art par des intervenants qualifiés ; L exploitation : consiste au suivi de performance de l installation réalisée, et d en assurer l entretien afin que le projet puisse atteindre les objectifs de rentabilité définis lors de sa programmation. Ce guide méthodologique a donc pour objectif de présenter les actions possibles dans l état actuel, qui s offrent à une collectivité Guyanaise souhaitant disposer d un ouvrage de production d énergie photovoltaïque en toiture d un bâtiment. Il énonce les aspects techniques, juridiques et économiques relatifs à un tel projet. Page 8

9 GLOSSAIRE (Sources : Vocabulaire des systèmes de conversion photovoltaïque de l énergie solaire (ADEME) et guide UTE C ) Centrale photovoltaïque, installation photovoltaïque, système photovoltaïque : unité de production d électricité photovoltaïque mettant en œuvre l ensemble de ces constituants : générateurs, convertisseurs, circuit, interfaces, surveillance de fonctionnement, etc. Effet photovoltaïque : création d une tension continue par absorption de l énergie lumineuse. Cellule photovoltaïque : Dispositif photovoltaïque fondamental pouvant générer de l électricité lorsqu il est exposé à la lumière tel qu un rayonnement solaire. Module photovoltaïque : le plus petit ensemble de cellules solaires interconnectées complètement protégé contre l environnement. Rendement de conversion : rapport entre la puissance électrique délivrée aux bornes du dispositif photovoltaïque et la puissance lumineuse incidente mesurée dans les conditions normales d essais (unité sans dimension ; exprimé en %). Onduleur : Dispositif transformant la tension et le courant continu en tension et en courant alternatif. Transformateur : convertisseur permettant la modification les valeurs de la tension et de l intensité du courant délivrées par une source d énergie électrique alternative. Réseau électrique : Ensemble d infrastructure de transport et/ou de distribution de l électricité des centres de production vers l utilisation. Conformité : respect pour un produit, procédé ou service des exigences qu il prétend satisfaire. Certification : procédure donnant l assurance écrite qu un produit est conforme à une spécification. Norme : ensemble de prescriptions établies de manière autoritaire ou par consensus, dont il est demandé la mise en œuvre. Cahier des charges : document établi sous la responsabilité du maître d ouvrage qui décrit principalement la nature des services à fournir, les conditions d organisation du projet, sur le plan technique, administratif, financier, le contexte socio-économique, le calendrier de réalisation. Page 9

10 ASPECTS TECHNIQUES Il s agit dans cette partie de présenter l aspect général d un générateur photovoltaïque, avant de proposer les prescriptions techniques minimales à exiger lors d un projet d implantation de générateur photovoltaïque sur les infrastructures des collectivités publiques. PRÉAMBULE TECHNIQUE SUR LES GÉNÉRATEURS PHOTOVOLTAÏQUES RACCORDÉS AU RÉSEAU PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT Un générateur photovoltaïque transforme directement le rayonnement solaire en électricité selon le principe de l effet photovoltaïque découvert par Becquerel en Il est constitué d éléments de production de courant continu, les modules photovoltaïques, et d équipements de conversion du courant continu en courant alternatif, les onduleurs. La puissance (unité Watt, W) délivrée par un système photovoltaïque est proportionnelle à l ensoleillement reçu. Ainsi est établie une puissance normalisée, définie dans des conditions standardisées selon une température de 25 C et un ensoleillement de 1000W/m², appelée Puissance Crête (unité Watt crête, Wc) correspondant à la puissance que délivrerait un générateur photovoltaïque s il était soumis à ces conditions standardisées. Des éléments de comptage permettent de valoriser l énergie produite et injectée dans le réseau public. Des éléments de protection des biens et des personnes sont aussi présents, tels que les disjoncteurs et les parafoudres, afin de garantir la sécurité des usagers du bâtiment sur lequel est implanté le système photovoltaïque. LES ELÉMENTS PRINCIPAUX D UN GÉNÉRATEUR PHOTOVOLTAÏQUE Les modules photovoltaïques Le module photovoltaïque est constitué d un ensemble de cellules photovoltaïques, véritable convertisseurs de l énergie radiative du soleil en énergie électrique. Parmi les technologies constituant les cellules photovoltaïques, on retrouve essentiellement sur le marché : - Des cellules au silicium cristallin ; - Des cellules au silicium amorphe ; - Des cellules au Tellure de Cadmium (CdTe) ; Selon la technologie utilisée, le module a des caractéristiques esthétiques et de productivité différentes. Le tableau ci-dessous compare quelques-unes de ces caractéristiques : Page 10

11 CARACTERISTIQUES SILICIUM POLYCRISTALLIN SILICIUM MONO CRISTALLIN SILICIUM AMORPHE TELLURE DE CADMIUM Cristaux non uniformes, couleur bleu foncé Couleur bleu nuit ou noir uniforme Couleur bleu nuit ou noir uniforme Couleur bleu nuit ou noir uniforme ~130 Wc/m² ~170 Wc/m² ~60 Wc/m² ~60 Wc/m² 13 à 15 % 15 à 18% 5 à 9% 6à9% Illustration Aspect visuel Ratio puissance/ Surface Rendement de conversion Ratio /Wc moins élevé que monocristallin Avantages Inconvénients Ratio Wc/m² élevé Ratio /Wc légèrement élevé Ratio /Wc moins élevé. Modularité sur le mode d implantation Ratio Wc/m² faible Caractère nocif en cas d évaporation Tableau 2 : Tableau comparatif des technologies de cellules photovoltaïques - dans un assemblage «verre tedlar» renforcé par un cadre en aluminium ou en inox ; - par un assemblage «biverre» pouvant être renforcé par un cadre. Cette solution permet une meilleure intégration architecturale liée à la transparence du module Crédit images : Solarpraxis Les modules peuvent se présenter sous la forme d éléments rigides par encapsulage des cellules : Page 11

12 La technologie au silicium amorphe permet d intégrer directement des cellules photovoltaïques sur des supports souples. Elle offre la possibilité d associer un générateur photovoltaïque sur des supports divers comme, dans la plupart des cas, à une membrane d étanchéité. Dans ce cas la technologie présente un système complet d étanchéité bitumineuse avec films photovoltaïques auto-collés ou intégrés en surface. Cette solution peut facilement s accorder dans les cas de la réalisation ou d une rénovation d étanchéité d une toiture. Exemple : EVALON Solar La productivité des modules photovoltaïques est généralement garantie à 80% de sa valeur nominale sur une durée de 20 à 25 ans. Les Onduleurs de connexion au réseau Les onduleurs sont des éléments qui convertissent le courant continu issu des modules en courant alternatif exploitable pour l injection au réseau. Hormis les dispositifs de sécurité (disjoncteur, ), l onduleur est le lien entre le système photovoltaïque et le réseau. Il est donc soumis aux règles de maintien des performances du réseau et ne doit par conséquent pas le perturber. Il existe différents types et marques d onduleurs disponibles sur le marché de puissances variables, compatibles avec les normes ci-dessous : - DIN VDE 0126 ou la DIN VDE relative à la protection de découplage du réseau ; - CEI NF EN pour les appareils ayant un courant appelé inférieure ou égale à 16A par phase ; - CEI pour les appareils ayant un courant assigné supérieur à 16A par phase ; - NF EN pour les appareils ayant un courant appelé supérieur à 16 A et inférieure ou égal à 75A par phase. Selon la taille des générateurs envisagés, le choix de l architecture électrique peut s orienté vers des onduleurs de grande puissance, on parle alors d architecture centralisée ou vers des onduleurs de moyenne ou petite puissance, pour une architecture décentralisée. La plupart des constructeurs garantissent les onduleurs de 5 à 10 ans (selon option de garantie) Page 12

13 A B C D E F Figure 1 : Exemples d onduleurs de moyenne puissance de (A à D) et de grande puissance (E et F) LES MODES D IMPLANTATION L implantation d un générateur photovoltaïque ne doit pas nuire à la composition architecturale du bâtiment. L implantation du générateur doit être judicieuse afin d offrir un aspect visuel esthétique tout en conservant sa fonctionnalité. A ce titre, différents types d implantation sont proposés. Parmi ceux-ci la législation distingue : - Le mode intégration des modules au bâti - Le mode intégration simplifiée - Le mode surimposition Les modes «intégration» et «intégration simplifiée» seront présentés cidessous, mais aucun procédé de mise en œuvre de ces solutions ne possède, à la date de publication de ce guide, d Avis Techniques du CSTB extensible aux DOM. Dans le chapitre «Aspects économiques» seront présentés les différents tarifs relatifs à chaque mode d implantation. Le mode intégration Le mode intégration caractérise un système photovoltaïque qui est installé sur la toiture d un bâtiment clos, sur toutes ses faces latérales, et dont les modules réalisent les fonctions de couverture et d étanchéité, ou qui réalise, l une des fonctions suivantes ; - Allège ; - Bardage ; - Garde-corps ; - Mur-rideau ; - Brise soleil. Cette dernière fonction de «Brise soleil» peut être particulièrement intéressante car permet en plus de la fonction de production d énergie du système, d établir une protection de murs et baies vitrées contre le rayonnement direct du soleil. Les brisesoleils limitent ainsi les apports caloriques par rayonnement solaire. Page 13

14 Le mode intégration simplifiée Ce mode se distingue du précédent que si le bâtiment n est pas clos sur toutes ses faces latérales, tels que les ombrières ou les hangars non clos. Exemple d intégration sur toiture inclinée Exemple d intégration sur couverture avec des membranes photovoltaïques Exemple d intégration en brise soleil Remarque : Ce mode d intégration n a de sens en Guyane que s il est implanté dans le prolongement de la toiture du bâtiment et non le long des parois comme l illustre la photographie ci-contre valable pour un site européen. En effet en considérant que la course du soleil en Guyane n est pas la même qu en Europe, cette configuration doit être étudiée au cas par cas. Page 14

15 Exemple d intégration en verrière photovoltaïque Exemple d intégration en façade photovoltaïque mur rideau Remarque : Les installations en verticale ne sont pas adaptées au climat tropical. Page 15

16 Le mode surimposition Cette solution, plus couramment employée dans les DOM, consiste en l installation des modules photovoltaïques sur des supports eux-mêmes fixés sur la couverture du bâtiment. Le système photovoltaïque constitue ainsi une protection thermique du bâtiment en protégeant la toiture du rayonnement solaire incident dans le plan de la toiture. Exemple en surimposition sur toiture inclinée Exemple en surimposition sur toiture terrasse avec bacs lestés Exemple en surimposition sur toiture terrasse avec châssis Page 16

17 Remarque : Les modes en surimposition de toiture permette la création d une lame d air ventilée et protège les toitures des apports caloriques de rayonnement solaire. Exemple en surimposition sur pignon Remarque : Le mode en surimposition sur pignon ne permet pas au champ photovoltaïque de bénéficier d un ensoleillement optimum sous les latitudes de la Guyanes du fait de son inclinaison. LE RACCORDEMENT Les négociations établies entre le Syndicat des Energies Renouvelables (SER) et EDF/ARD sur les conditions techniques de raccordement d une installation photovoltaïque au réseau ont fixé deux types de raccordement distincts : - Injection partielle de l énergie produite - Injection totale de l énergie produite D une manière générale la solution de raccordement diffère selon la puissance du générateur photovoltaïque projeté. En effet le raccordement s effectue : - soit en Basse Tension (BT) si la puissance du générateur est inférieure ou égale à 250kW ; - en Haute Tension A (HTA) si la puissance du générateur est supérieure à 250 kw. Vente de l énergie photovoltaïque excédentaire ou partielle Le générateur photovoltaïque est connecté en parallèle sur l installation électrique intérieure du bâtiment. L électricité solaire est autoconsommée par les récepteurs en service dans le bâtiment. Seul l excédent d électricité solaire produit est injecté dans le réseau de distribution public. Deux compteurs d énergie positionnés tête-bêche sont installés par EDF dans le domaine de la concession publique. Ils comptabilisent d une part l énergie fournie par le réseau et consommée par le bâtiment, et d autre part, l électricité solaire injectée sur le réseau achetée par le distributeur local (généralement EDF). Page 17

18 Figure 2 : Schéma de principe de raccordement d un générateur photovoltaïque en Basse Tension en vente excédentaire Injection totale de la production photovoltaïque Le générateur photovoltaïque est raccordé au réseau avec son propre comptage qui se trouve dans la concession. L énergie solaire produite est ainsi intégralement vendue par le producteur au distributeur. Figure 3 : Schéma de principe de raccordement d un générateur photovoltaïque en Basse Tension en vente totale Page 18

19 Figure 4 : Schéma de principe de raccordement d un générateur photovoltaïque en Haute Tension en vente totale L injection totale de l énergie solaire produite est le plus couramment employée car plus rentable. De plus en cas de production d énergie solaire via un contrat de location de toiture, il est moins contraignant que le compteur d énergie de production/consommation de la centrale (donc du locataire) soit différencié du compteur de consommation d énergie du bailleur. Page 19

20 PRODUCTIVITÉ D UN SYSTÈME PHOTOVOLTAÏQUE Le générateur photovoltaïque convertit l énergie radiative du soleil en énergie électrique. La production d énergie électrique d origine solaire est donc fortement liée à l ensoleillement reçu dans le plan des modules mais aussi à la température ambiante. Les gains annuels perçus par la vente de l énergie produite ne sont au préalable pas connus mais peuvent cependant être évalués par une simulation numérique. Cette simulation prend en compte entres autres : - l environnement du site de production - les caractéristiques du plan suivant lequel les modules seront orientés. De manière générale, afin de qualifier la performance d un générateur photovoltaïque, on utilise l indice «ratio de performance (ou performance ratio PR)». Il est défini par l énergie produite [E(kWh//an)], le nombre d heure d ensoleillement moyen annuel incident dans le plan des capteurs, équivalent à 1 kwh/m² [N(h)] et la puissance crête de l installation [Pc(kWc)] selon la formule : En général ce ratio de performance est compris entre 0,75 et 0,8 en Guyane. Le ratio de performance est un indice qui peut être défini et affiné, lors d une étude technique au cas par cas. Ainsi en considérant un générateur de 1 kwc en Guyane, un nombre d heure moyen d ensoleillement de 1800 h et un PR de 0.75, le générateur photovoltaïque produirait dans ces conditions 1350 kwh/an. L ENVIRONNEMENT DU SITE DE PRODUCTION L ensoleillement d un point géographique varie dans le temps en fonction : - De la course du soleil dans le ciel (donc la latitude du lieu) - De la nébulosité du site - Des masques solaires environnants (proches et lointains) Dans un premier temps il convient de posséder une évaluation de la température ambiante ainsi que de l irradiation solaire sur le plan horizontal où se situe le projet d implantation du générateur photovoltaïque. Ces données sont disponibles auprès de divers organismes. Cependant l irradiation solaire fluctuant d une année sur l autre, il est préférable d obtenir une moyenne de ces valeurs sur une période décennale afin d avoir des valeurs significatives. A titre d exemple le diagramme ci-dessous présente des valeurs indicatives de ces paramètres météorologiques. Page 20

21 Station météorologique de Cayenne Figure 5 : Irradiation solaire incidente sur l horizontale (cumul mensuel)- histogramme jaune- et température extérieure moyenne journalière point rouge- INFLUENCE DE L ORIENTATION ET DE L INCLINAISON DES MODULES PHOTOVOLTAÏQUES La densité énergétique d un rayonnement solaire incident sur une surface dépend de l angle d incidence du rayonnement et donc de l inclinaison et de l orientation du plan de cette surface. Ainsi l inclinaison et l orientation des modules influencent l intrant solaire, comme le montre le graphique ci-dessous, représentant le disque solaire de la station météorologique de Cayenne. Page 21

22 Figure 6 : Disque solaire pour la Guyane, station de Cayenne (Source ADEME) L optimum de l ensoleillement en Guyane est donné pour une inclinaison des capteurs de 4 et une orientation Sud géographique. Cependant, n importe quelle orientation est acceptable (pertes < 5% par rapport à l optimum) tant que le plan des modules présente une inclinaison comprise entre 4 et 30 par rapport à l horizontal. Cependant, afin de permettre un écoulement naturelle des eaux pluviales et ainsi éviter la stagnation d éléments poussiéreux qui pourraient altérer la performance du générateur il est recommandé une pente minimal de 10 pour les modules rigides et de 4 pour les modules souples. INFLUENCE DES MASQUES Le rayonnement solaire incident dans le plan des capteurs est ainsi une composante essentielle à la production d énergie des systèmes photovoltaïques. Il est donc primordial d évaluer l effet de tout obstacle qui pourrait masquer les capteurs du rayonnement solaire. Des diagrammes illustrant la course du soleil permettent de tracer le profil des masques lointains que pourrait générer l horizon. Ces outils aident à l estimation de la perte de productible par les effets de masques. Page 22

23 RÉFÉRENTIELS NORMATIFS RÉFÉRENTIELS LÉGISLATIFS Les textes de loi permettant la mise en œuvre et l exploitation d un générateur photovoltaïque sont les suivants : L article 10 de la loi n du 10 février 2000 relative à la modernisation et au développement du service public de l électricité prévoit que diverse installations puissent bénéficier de l obligation d achat, par EDF ou les distributeurs non nationalisés, de l électricité qu elles produisent. Les limites de puissance installée sont fixées à la valeur maximale de 12 MW par site de production par le décret n du 6 décembre 2000 ; Le décret n du 10 mai 2001 fixe les obligations qui s imposent aux producteurs bénéficiant de l obligation d achat ; L arrêté du 12 janvier 2010 fixant les conditions d achat de l électricité produite par les installations utilisant l énergie radiative du soleil L article L du code général des collectivités territoriales («CGCT») autorisant les communes et établissement public de coopération à aménager, exploiter, faire aménager ou faire exploiter toutes nouvelles installation utilisant les énergies renouvelables en vue de vendre l électricité à EDF Les articles 19 à 25 de l arrêté du 23 avril 2008 précisant les prescriptions techniques particulières applicables situées dans une zone du territoire non interconnectée au réseau métropolitain continentale. LES NORMES ET TEXTES GÉNÉRAUX Lors de travaux d installations d un générateur photovoltaïque, l installateur doit se conformer aux lois, aux textes réglementaires, arrêtés, décrets et additifs en vigueur à la date de la soumission, ainsi qu aux Documents Techniques Unifiés et aux règles de l Art. La collectivité veillera notamment à se que soit appliqués les textes suivants y compris leurs mises à jour (liste non limitative) : Réglementation du travail Normes françaises P (bâtiment), C (électricité), documents techniques unifiés (D.T.U.), documents du C.S.T.B., documents de l U.T.E., recommandations techniques d EDF, Norme U.T.E classe C concernant les installations électriques (NF C , NF C , NF C ) et additifs ; Normes du REEF classe C ; Arrêté du 25 juin 1980 et son Règlement de Sécurité contre les risques d incendie et de panique dans les établissements recevant du public ; Décret n du 14 novembre 1988 relatif à l exécution des dispositions du Livre II du Code du Travail (Protection des travailleurs dans les établissements qui mettent en œuvre des courants électriques) ; Arrêté du 26 février 2003 relatif aux installations de sécurité ; Arrêté du 31 janvier 1986 relatif à la protection contre l incendie des bâtiments d habitation ; Code de la construction et de l habitation Livre I Titre II Section III Articles R à R concernant la protection contre les risques d incendie et de panique dans les immeubles recevant du public ; Code du Travail Titre II hygiène et sécurité Section III relatif à la prévention des incendies ; Arrêtés du 25 janvier 1979 en application du décret n du 1 er février 1979 concernant les mesures pour l accessibilité des personnes handicapées aux installations neuves ouvertes au public ; Page 23

24 Prescriptions réglementaires applicables aux ouvrages à réaliser : spécifications PROMOTELEC, D.T.U, règles de l Assemblée Plénière des Assurances contre l Incendie (APSAIRD) concernant les installations de sécurité. LES NORMES ET TEXTES RELATIFS AUX INSTALLATIONS PHOTOVOLTAÏQUES L installation des matériels sera soumise au respect des normes de l industrie photovoltaïque et des normes relatives aux installations électriques basse tension, notamment : NF C (décembre 2002) : installations électriques à basse tension : UTE C (mai 1987) : paramètres descriptifs d un système photovoltaïque, UTE C (octobre 1988) : transformation directe de l énergie solaire en énergie électrique, UTE C (novembre 1988, mise à jour 1991) : recueil d instructions générales de sécurité d ordre électrique, C (mai 1990) : carnet de prescriptions de sécurité électrique destiné au personnel habilité, NF EN (septembre 1996) : Systèmes photovoltaïques (PV) Caractéristiques de l interface de raccordement au réseau, IEC : guide de sécurité pour les systèmes PV raccordés au réseau montés sur les bâtiments, CEI : Installations électriques dans le bâtiment Partie Règles pour les installations et emplacements spéciaux Alimentations photovoltaïques solaires (PV) (mai 2002) NF EN (Février 1995) : Protection contre les surtensions des systèmes photovoltaïques (PV) de production d énergie NF C (Décembre 1997) Protection contre la foudre Installation de paratonnerres : NF C (Juillet 1995) : Protection contre la foudre Protection des structures et des zones ouvertes contre la foudre par paratonnerre à dispositif d amorçage tension : NF EN (2002) Parafoudres basse tension connectés aux systèmes de distribution basse tension Prescriptions et essais, DIN VDE (février 2006) (Dispositif de déconnexion automatique entre un générateur et le réseau public basse tension), CEI (Édition 2.2 de 2004) : Compatibilité électromagnétique (CEM) Partie 3-2 : limites Limites pour les émissions de courant harmonique (courant appelé par les appareils inférieur ou égal à 16 A par phase). Les textes réglementaires et guides suivants devront également être respectés : le décret n du 14 novembre 1988 et ses arrêtés pour la protection des travailleurs qui mettent en œuvre des courants électriques, le décret n du 26 juin 1997 relatif à la compatibilité électromagnétique des appareils électriques et électroniques, la circulaire DRT 89-2, 6 février 189, Application du décret , les règles Neige et Vents, les règlements de sécurité contre l incendie dans les établissements recevant du public et/ou des travailleurs, le Guide UTE C (2005) : Raccordement des générateurs d énergie électrique dans les installations alimentées par un réseau public de distribution, le guide UTE C (février 2008) : Installation électriques à Basse tension Guide pratique Installations photovoltaïques le Guide d utilisation UTEC (2004) : Choix et mise en œuvre de parafoudres basse tension le Guide EDF/ARD (2003) : Accès au réseau basse tension pour les installations photovoltaïques Conditions techniques et contractuelles du raccordement, Page 24

25 - le Guide de l ADEME (2007) : Systèmes photovoltaïques raccordés au réseau Guide de rédaction du cahier des charges techniques de consultation à destination du maître d ouvrage, le Guide de l ADEME (2001) : Protection contre les effets de la foudre dans les installations faisant appel aux énergies renouvelables, le Guide S.E.R. : Spécifications techniques relatives à la protection des personnes et des biens Générateurs photovoltaïques raccordés réseau (2006). L APPELLATION QUALI PV Créée par cinq entités professionnelles en 2006, Qualit EnR est une association française qui milite pour la qualité d installation des systèmes à énergie renouvelable. Qualit EnR à pour objectif de promouvoir la qualité des prestations des professionnels ainsi que la gestion des dispositifs de qualité et des règlements des appellations : Quali Sol pour les installations de solaire thermiques Quali Bois pour les installations de chauffage bois Quali Pac pour les installations de chauffage par aérothermie et géothermie Et enfin Quali PV pour les installations photovoltaïques Ainsi, l appellation Quali PV est une appellation recommandée par l ADEME qui permet à tout installateur en bénéficiant de valoriser son savoir faire et de justifier de la qualité des installations. Pour bénéficier de cette appellation, les installateurs ont suivi une formation par des organismes reconnus et ont signé la charte Quali PV. Cependant Qualit EnR n est pas présent en Guyane, il n existe donc pas de plateforme de formation certifié en Guyane. Néanmoins certains installateurs en Guyane ont suivi des formations qualifiantes enseignant les règles de l art à respecter relatives aux installations photovoltaïques Page 25

26 LES PRESCRIPTIONS TECHNIQUES POUR LA CONDUITE DES PROJETS L implantation d un générateur photovoltaïque requiert des investissements importants et parfois des démarches administratives longues. Ce n est qu un bon déroulement de la phase d exploitation qui assure une pérennité technique et financière au projet. Il est donc primordial de bien définir l intérêt technico-économique d un tel projet avant d établir un cahier des charges. Ci-dessous seront décrites les étapes relatives à la mise en œuvre d un générateur photovoltaïque. CONTEXTE CLIMATIQUE GUYANAIS Il est important de rappeler certains critères de l environnement guyanais à intégrer dans les projets. Contraintes Classification de la Guyane Commentaires Sismique Zone 0 (selon zonage articles R563-1 à R563-8 du Code de l Environnement) Pas de prescription parasismique particulière Probabilité de séisme faible Cyclonique Hors zone cyclonique Humidité Entre 80 et 90% de taux d humidité en moyenne annuelle Pas de cyclonique Risque de corrosion des matériaux risque Le taux d humidité important en Guyane est un élément important dans le choix des matériaux et la protection anticorrosive de ceux-ci. ETUDES PRÉALABLES / PHASES APS ET APD Les études préalables permettent d identifier les contraintes techniques liées à l implantation d un générateur photovoltaïque ainsi que le potentiel énergétique d un projet afin de révéler sa rentabilité économique. Lors de ces études préalables, il doit être réalisé : 1. Un état général de la toiture, afin de : vérifier que la charpente puisse accepter une charge supplémentaire (de 20 à 25 kg/m², modules et structures); Contrôler l état de l étanchéité de la couverture. Les opérateurs proposent de faire vérifier par eux-mêmes ces points dans le cadre d une location de toiture. Cependant la collectivité doit s informer des travaux éventuels de renforcement avant de lancer une consultation. 2. Proximité du projet avec des monuments historiques (nécessité de l avis de l ABF), proximité avec une enceinte aéroportuaire (nécessité de l avis de la DGAC) 3. Une étude de faisabilité de raccordement au réseau (faite par EDF et non engageante), afin de connaître une solution de raccordement du générateur et l état du réseau situé à proximité du projet 4. Une estimation de la surface exploitable (sans masques) et donc de la puissance crête qui peut être installée 5. Une identification de l emplacement du matériel électrique (armoire TGBT, onduleurs, cheminement des câbles, ) Page 26

27 6. Une estimation des recettes liées à l activité photovoltaïque. Ces études préliminaires permettraient d ores et déjà de préciser la typologie du générateur photovoltaïque (puissance, type de matériel, etc.) et éventuellement d associer ces travaux de mise en œuvre avec des travaux d entretien du patrimoine immobilier de la collectivité (ex : réfection d une étanchéité en toiture par un complexe d étanchéité avec films photovoltaïques, recherche d un esthétisme particulier). Ces études préalables cernent les attentes et les besoins de la collectivité. LE DOSSIER DE CONSULTATION DES ENTREPRISES / PHASES PRO Suite aux études préliminaires, la réalisation du Cahier des Charges Techniques doit décrire et encadrer le projet. Outre les descriptions et documents habituels relatifs aux marchés publics, le cahier de charges pour l implantation d un générateur photovoltaïque raccordé au réseau doit comporter les éléments décrit dans le tableau suivant. Les points 3, 4 et 5 permettent de comparer la qualité des générateurs ainsi que leur pose et permettront de valider la pertinence du loyer notamment par rapport au productible. Page 27

28 1. Description des ouvrages à équiper. 2. Description de l ouvrage photovoltaïque souhaité 3. Description de l environnement du site 4. Rappel des normes en vigueurs auxquels sont soumis les soumissionnaires 5. Description des documents à fournir La collectivité doit renseigner les informations suivantes afin que puisse être dimensionnées les offres : Type de bâtiment Historique des bâtiments et devenir (au moins sur les 20 prochaines années) Type de toiture et surface des toitures disponibles (en fonction de l état de la toiture et des projections d ombres éventuelles) Orientation et inclinaison des toitures disponibles Une description précise permet aux candidats d affiner leurs offres Description du type de solution d implantation souhaitée (surimposition, intégration, ) Description du matériel souhaité (membrane d étanchéité, modules rigides, ) Estimation de la puissance attendue Emplacement des matériels électriques (onduleurs, TGBT, cheminement des câbles, ) Afin que les candidats puissent estimer la production du générateur proposé dans leur offre Décrire les valeurs climatiques à prendre en compte et fournir les données météorologiques Fournir un relevé de masques éventuels Cf. Chapitre C.3 En fonction de la description du site complétée par une visite sur site, les candidats doivent fournir : Un plan d implantation des équipements (modules et matériels électriques) Un schéma électrique unifilaire Une estimation de la production annuelle du générateur proposé établie avec les données météorologiques fournies Les certifications des différents équipements afin de valider leur conformité avec les normes en vigueur ainsi que leurs garanties Les attestations de réussite au stage Quali PV des différents intervenants le cas échéant La proposition d un contrat de maintenance de l installation. Tableau 3 : Synthèse des éléments constitutif d un cahier des charges LE SUIVI DES TRAVAUX / PHASE DET Lors de la réalisation des travaux, il est intéressant que la collectivité assure, ou fasse assurer par un organisme compétent, un suivi régulier des travaux afin de contrôler le respect des conditions de mise à disposition de la toiture et notamment le respect de l étanchéité. Page 28

29 Aussi, un générateur photovoltaïque génère des courants de forte intensité (supérieure au seuil critique d exposition à de lourdes lésions), il est donc nécessaire que le public soit protégé de tout contact direct ou indirect avec l électricité. Ce suivi assure le respect des règles de l art. RECOMMANDATIONS En complément des paragraphes précédents, il est recommandé pour toutes locations de toiture ou fourniture d équipements les critères suivants : Qu il soit effectué un contrôle de la structure existante de la toiture, susceptible de recevoir un générateur photovoltaïque, par un bureau de contrôle structure indépendant ; Qu il soit effectué un état des lieux de la toiture afin de définir l état de la couverture et notamment de son étanchéité avant les travaux ; Qu il soit prévu une mise en sécurité des travaux en hauteur par l installation d Equipements de Protection Collectives ainsi qu un moyen d accès en toiture sécurisé ; Que les intervenants aient suivi une formation aux travaux en hauteur ; Que les intervenants soient certifiés QualiPV Elec et disposent des habilitations électrique adéquates ; Qu il soit validé l emplacement des équipements électriques (tableau électrique, onduleurs, transformateur éventuel, ) selon la configuration du site et afin de faciliter la maintenance du système ; Que le matériel proposé dispose des certificats de conformité et d un Avis technique ou à défaut un Pass innovation ou d un Certificat TUV spécifiques DOM Que le matériel proposé et la mise en œuvre résistent aux conditions climatiques de la Guyane (humidité, vent, ) Que le matériel soit stocké dans un espace sécurisé durant les travaux (intempéries, vandalisme, ) Que l installation puisse être contrôlée par un bureau de contrôle électrique en vu de l obtention de l attestation de conformité. Page 29

30 ASPECTS JURIDIQUES Les principales actions permettant aux collectivités d être impliqué dans un projet d implantation de générateurs photovoltaïques, sont : Investissement en propre, exploiter le générateur et produire de l énergie Cession des espaces exploitables à des opérateurs spécialisés via un contrat de location. La présente partie a pour objet principal de présenter les différents montages contractuels que peuvent conclure les collectivités territoriales (communes et établissements publics de coopération intercommunale, départements, régions) en vue de mettre à disposition d opérateurs les toitures de leurs bâtiments pour y implanter des centrales photovoltaïques. Est ensuite dressé un bref descriptif de montages dits de partenariat public-privé dans lesquels la collectivité territoriale interviendrait comme investisseur ou co-investisseur et participerait à la construction, au financement et à l exploitation de la centrale photovoltaïque. De tels montages pourraient être des contrats tel que le contrat de partenariat ou conduire à la création de sociétés communes avec un opérateur privé (société d économie mixte, ). A titre d exemple, une Société d Economie Mixte (SEM) est une société anonyme régit par le code du commerce et dont le statut est inscrit dans le Code Générale des Collectivités Territoriales. La SEM peut assurer l aménagement, la construction ou l exploitation de services publics à caractère industriel ou commercial ou de toute autre activité d intérêt général. Parmi les champs d activités d une SEM on compte la production d énergie (cf. et annexe 2). Au vu de la réglementation actuelle (article L du CGCT), qui n ouvre qu aux communes et à leurs établissements publics de coopération intercommunale le droit de revendre à EDF ou aux distributeurs non nationalisés l électricité produite par les installations utilisant les énergies renouvelables, ces montages ne seraient en outre possibles que pour ces dernières collectivités territoriales. Toutefois, cette situation pourrait évoluer prochainement avec le projet de loi «Grenelle 2», dont l article 33 prévoit que les départements et les régions seront également éligibles à l obligation d achat de l électricité produite par leurs installations utilisant les énergies renouvelables. Après avoir déterminé les différents montages envisageables, selon que le bâtiment sur lequel est prévue la centrale photovoltaïque relève du domaine public ou privé de la collectivité territoriale (D.1), nous exposerons les principales clauses qui doivent être prévues dans un contrat-type de mise à disposition de toiture par une collectivité territoriale (D.2). LES MONTAGES CONTRACTUELS ENVISAGEABLES Les collectivités territoriales disposent d un patrimoine immobilier qui dépend de leur domaine public et de leur domaine privé1. Compte tenu du régime juridique de la domanialité publique, les montages contractuels sur le domaine public sont plus encadrés et soumis à un régime juridique exorbitant. En revanche, sur le domaine privé, tous les montages contractuels de droit commun sont envisageables. Tous les immeubles d une collectivité territoriale ne relèvent en effet pas de son domaine public. Pour faire partie de son domaine public, l immeuble doit soit être affecté à l usage direct du public, soit affecté à un service public pourvu qu en ce cas il fasse l objet d un aménagement indispensable à l exécution des missions de service public (article L du code général de la propriété des personnes publiques). 1 Page 30

31 Par ailleurs, le choix du montage contractuel est conditionné par la décision de la collectivité territoriale d accorder ou non des droits réels à l opérateur. A cet égard, l octroi de droits réels constitue une pratique courante de marché, dans la mesure où c est souvent une exigence des banques pour les financements de projets. En effet, grâce au droit réel, la banque peut bénéficier de sûretés lui garantissant un droit de propriété opposable aux tiers sur les modules photovoltaïques financés. En outre, l octroi d un droit réel ne fait pas obstacle à ce que la collectivité puisse résilier la convention en cas de faute de l opérateur ou de motif d intérêt général. Les montages octroyant des droits réels sur un immeuble existant impliquent toutefois de procéder à une démarche supplémentaire : la division en volumes. En effet, l octroi de droits réels implique de pouvoir procéder à une publicité foncière de ces droits réels auprès de la conservation des hypothèques. Or, pour ce faire, et conformément à l article 7 du décret n du 4 janvier 1955, la partie de l immeuble sur lequel portera ce droit réel doit être individualisé et cette individualisation ne peut être matérialisée que par une division en volumes et l établissement d un état descriptif de division («EDD») dont l objet est d individualiser les volumes, de préciser leurs consistance et destination en fonction de leur usage. Les volumes sont délimités par géomètre expert (les trois dimensions des volumes sont définies par référence à des plans, des coupes et des côtes altimétriques) et l EDD est ensuite dressé par notaire. En fonction de ces contraintes, les montages envisageables et les plus courants sont présentés par la suite (une synthèse est matérialisée sous forme de tableau ci-après). SUR LE DOMAINE PUBLIC La convention d occupation domaniale, également appelée autorisation d occupation temporaire non constitutive de droits réels, est un accord de volonté entre la personne publique et un particulier en vertu duquel la première accorde au second, le plus souvent pour une durée déterminée, la possibilité d utilisé privativement une parcelle du domaine public (décret loi du 17 juin 1938 ; articles L et suivants du code générale de la propriété des personnes publiques). Cette convention ne crée pas de droits réels à son bénéficiaire, elle est par définition précaire de sorte qu il peut y être mis fin à tout moment (en contrepartie d une indemnité si la résiliation est prononcée pour motif d intérêt général) et son bénéficiaire n a aucun droit à son renouvellement. Cette convention, bien connue des collectivités territoriales, est celle qui offre le plus de souplesse pour la collectivité territoriale mais le moins de garantie pour son bénéficiaire, compte tenu du caractère précaire prégnant dans cette convention et du risque de remise en cause de son droit de propriété sur les éléments de la centrale photovoltaïque. L autorisation d occupation temporaire constitutive de droits réels (articles L du CGCT et suivants) : il s agit du contrat appelé en pratique «AOT», qui ne doit pas être confondu avec le contrat susvisé également appelé «AOT» par certains. L AOT est un contrat permettant pour une collectivité territoriale de mettre à disposition d un opérateur des biens relevant de son domaine public (à l exclusion du domaine public naturel) en vue de l accomplissement, pour son compte, d une mission de service public ou en vue de la réalisation d une opération d intérêt général relevant de sa compétence. L implantation de centrales Page 31

32 photovoltaïques en toiture d un bâtiment d une personne publique devrait satisfaire à ces conditions, dès lors que cela permet de valoriser le patrimoine de la collectivité tout en contribuant à améliorer son bilan énergétique et que les bâtiments ne relèvent pas du domaine public naturel. Des incertitudes existent toutefois sur la possibilité pour les départements et régions de conclure une AOT pour une centrale photovoltaïque dès lors qu elles n ont pas la compétence pour produire de l électricité en vue de la revendre. A notre sens, cette limite n est pas opposable aux montages étudiés dans le présent guide consistant en une simple mise à disposition de toiture (i.e. sans investissement et maîtrise d ouvrage de la personne publique), dans la mesure où la collectivité locale ne construit pas, n exploite pas et ne revend pas l électricité produite par la centrale en toiture. En tout état de cause, cette incertitude devrait être levée prochainement avec la loi Grenelle 2 (cf.ci-dessus). Ce contrat crée des droits réels qui peuvent être hypothéqués en vue de permettre le financement des installations réalisées par le titulaire de l AOT. Les constructions édifiées dans le cadre de l AOT peuvent également donner lieu à crédit-bail. Sa durée ne peut excéder 70 ans. Le bail emphytéotique administratif («BEA») (articles L et suivants du CGCT) : tout comme l AOT, le BEA a le même objet 2 et il confère des droits réels qui peuvent être hypothéqués. De même, l incertitude sur la compétence pour les départements et les régions de conclure un tel contrat pour mettre à disposition leur toiture existe. A la différence de l AOT, le BEA peut être conclu tant sur le domaine public que sur le domaine privé de la collectivité, à l exception du domaine public routier, et la durée du BEA doit être comprise entre 18 et 99 ans. SUR LE DOMAINE PRIVÉ Le BEA : comme indiqué au paragraphe précédent, le BEA est possible sur le domaine privé d une collectivité et il suit alors le même régime juridique. Le bail emphytéotique (article L et suivants du code rural) : il s agit du contrat sur la base duquel a été élaboré le BEA. Comme le BEA, le bail emphytéotique est un contrat ayant pour objet de louer à une personne sur une longue durée (de 18 à 99 ans) un bien immobilier et de lui conférer un droit réel sur ce bien en vue de le valoriser. Le bail emphytéotique n est pas soumis aux contraintes juridiques applicables au BEA prévues notamment à l article L du CGCT, de sorte que le droit réel peut être hypothéqué et cédé librement et il peut être conclu en dehors de toute opération d intérêt général. Le bail à construction (articles L et suivants du code de la construction et de l habitation) : les caractéristiques générales du bail à construction sont quasi identiques à celles du bail emphytéotique ; la principale différence tient au fait que le bail à construction impose au preneur d édifier la construction visée dans le L objet du BEA est même plus étendu puisqu il est possible pour des édifices du culte ou des projets ne relevant pas nécessairement de la compétence ou de l initiative de la collectivité (incendie et secours, enceinte sportive ). 2 Page 32