& EVALUATION. LE PHOTOVOLTAIQUE intégré au batiment ENSAG

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1 PLATEFORME FORMATION & EVALUATION LE PHOTOVOLTAIQUE intégré au batiment ENSAG Jacques BOCHIROL - INES Education 21 Novembre 2012

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3 Photovoltaïque et emplois dans le monde et en France Environ 35 emplois par MWc 70% installateurs 20% en production 10% en maintenance Le PV en France, emplois directs emplois estimés en emplois estimés en emplois estimés en emplois estimés en directs+indirects en 2010 (Source ADEME et SER-SOLER) (Source IEA PVPS)

4 LE PHOTOVOLTAIQUE RACCORDE AU RESEAU Étymologie de «photovoltaïque» : PHOTO = lumière VOLTAÏQUE = électricité Produire de l électricité à partir de la lumière La principale source d énergie lumineuse étant le soleil 3

5 Historique - L effet photovoltaïque a été découvert par le physicien français Antoine Becquerel ( ) 1878) en La première cellule solaire au sélénium fut construite en 1883 par l'américain Charles Fritts (η = 1 %). - Albert Einstein ( ) 1955) expliqua cet effet en 1904 et reçu le prix Nobel en Les laboratoires Bell (Charpin, Pearson et Price) présentent la première cellule au silicium le 25 avril 1954 (η = 4 %) - 1ère utilisation photovoltaïque dans un satellite artificiel américain Vanguard 1 en 1958 (η η = 9 % et 0,1 W) 4

6 Historique - 1ère application terrestre dans un phare au Japon en 1963 (242 W) - 1ère maison photovoltaïque, Solar One, construite à l université de Delaware au USA en ère installation PV reliée au réseau électrique en Europe (TISO en Suisse) en ère installation PV reliée au réseau électrique en France en 1992 (900 W) 5

7 Le Marché : Production mondiale de cellules PV Note : PV : h/an Nucléaire : h/an MW photovoltaïque sont équivalent à MW nucléaire en production énergétique (Source : Photon Magazine )

8 Le Marché : Technologie des cellules PV de 1999 à 2010 En 2010, 85 % du marché est de technologie silicium cristallin (Source Photon Magazine )

9 Le Marché Potentiel français Photovoltaïque dans le monde Consommation mondiale d énergie en 2005 : 11,43 Gtep dont TWh d électricité (pour environ 4 Gtep) Pour produire cette électricité, une surface carrée de 300 par 300 km couverte de modules photovoltaïques (η = 10 %) dans le Sahara suffirait

10 Le Marché Potentiel français Photovoltaïque dans le monde Consommation mondiale d énergie en 2005 : 11,43 Gtep dont TWh d électricité (pour environ 4 Gtep) Pour produire cette électricité, une surface carrée de 300 par 300 km couverte de modules photovoltaïques (η = 10 %) dans le Sahara suffirait

11 Prix de revient du kwh PV Le prix de revient du kwh PV réseau dépend principalement de l investissement Et de l ensoleillement. Le prix public de l électricité du réseau est de l ordre de 0,1 à 0,2 /kwh et devrait augmenter. Nécessité d aides sur l investissement ou sur le tarif d achat de l électricité pour atteindre le point d équilibre dans un avenir plus ou moins proche. (source :

12 Prix de revient du kwh photovoltaïque

13 Le principe photovoltaïque Technologie silicium cristallin Une jonction PN (diode) est créée à partir d un cristal de silicium dopé P et dopé N en surface créant une barrière de potentiel. En exposant la jonction aux photons, les électrons délogés par les photons sautent dans la bande de conduction et rejoignent leur place d origine en passant par le conducteur électrique plutôt que de franchir la barrière de potentiel, ce chemin leur demandant plus d énergie. Une cellule PV ainsi créée génère une tension de 0,5 volt et une intensité d environ 20 ma/cm² en plein soleil pour la technologie silicium cristallin

14 Les 3 générations photovoltaïques 1ère génération : Silicium cristallin Technologie mature 2ème génération : Couches minces Technologies en pleine industrialisation 3ème génération : Le reste Technologies innovantes au stade de la recherche et premières applications (Source

15 Technologies photovoltaïques matures 1ère génération, 85 % du marché en 2010 Plaquette de silicium cristallin, épaisseur 200 à 300 µm Rendement moyen 12 à 16 %, coût 1,5 à 3 $/Wc, tendance vers 1 $/Wc - Silicium mono cristallin (mono-si) rendement 14 à 16 % - Silicium multi cristallin (multi-si) rendement 12 à 14 %, Variantes : - Silicium ruban : EFG de Schott ou Ribbon de Evergreen rendement 12%, épaisseur 100 à 150 µm - Mixte silicium amorphe sur plaquette silicium cristallin, Techno HIT de Sanyo, rendement 18% - Contacts arrières : Backcont-Si de Sunpower ou LGBC-Si de BP rendement de 15 à 19%

16 Technologies photovoltaïques matures ou en forte progression 2ème génération,, 15 % du marché en 2010 Couches minces, quelques µm sur un support souple ou rigide Rendement moyen 5 à 12%, coût 1à 2 $/Wc, tendance vers 0,5 $/Wc - Silicium amorphe (a-si) rendement 5 à 7% - Tellure de cadmium (CdTe) rendement 9 à 11%, First Solar : Wc < 1$ début 2009 ; 0,8$/Wc fin Diséléniure de cuivre et indium ou gallium (CIS ou CIGS) rendement 10 à 12% - Arséniure de gallium (AsGa) rendement > 20%, spatial et concentration Variantes : - Silicium micro cristallin de CSG, rendement de 7% - Silicium µ-si/a-si de Sharp, rendement 8%

17 Technologies photovoltaïques pour le futur 3ème génération, <<< 1% du marché, coût : plusieurs $/Wc - Cellules multi-jonctions, pour spatial et concentration rendement record de 41,6% en août 2009 par Spectrolab - Cellules Graëtzel (colorant et TiO2) faible coût, 10 % de rendement, problème de durée de vie - Cellules organiques polymères (dépôt d encre photovoltaïque) rendement de 5 % en laboratoire, faible durée de vie - Cellules à base de nanotechnologie (fullerène C60) récupération de l énergie dans bande infrarouge -..

18 Rendement de conversion des différentes technologies

19 Fabrication du silicium qualité solaire Silice - SIO2 (quartz du sable) - Réduction de la silice par du carbone (four à arc) à C SIO2 + 2C Si + 2 CO2 silicium qualité métallurgique MG-Si à 99% - Réaction avec du chlorure d'hydrogène (HCl) à 300 C (procédé Siemens) Si + 3 HCl SiHCL3 (80% trichlorosilane - gaz) + Si CL4 + Si H2CL - Purification du trichlorosilane dans une tour de raffinage - Réduction par H2 à 1100 C SiHCL3 + H2 Si + 3 HCl silicium de qualité solaire SoG-Si à % ou 7N silicium de qualité électronique EG-Si à 99, % ou 10N

20 Fabrication de wafer pour l industrie photovoltaïque Sciage des lingots en barreaux (10x10 cm, 15x15 cm, 20x20 cm) Silicium : 16 gr /Wc Sciage des barreaux en plaquettes (200 à 300 µm)

21 Fabrication des cellules photovoltaïques silicium cristallin Sur plaquettes Si pré-dopé P (bore) Texturation à l acide Dopage au Phosphore par diffusion thermique à 900 C Dépôt d une couche antireflet en oxyde de titane (couleur bleu) Découpe au laser Métallisation arrière et sérigraphie en étain/argent

22 Fabrication des modules photovoltaïques silicium cristallin (Source Solar wood Technologies SA )

23 Caractéristiques électriques d un module photovoltaïque Pour augmenter la tension, les modules photovoltaïques sont composés de cellules en série. Schéma électrique Historique : un module type 12 volts comprend 36 cellules PV en série, utilisé pour la charge des batteries au plomb de 12 volts. Les modules sont montés en série et en parallèle pour réaliser un champ photovoltaïque. Cellule: Module : Champ PV :

24 Fabrication des modules photovoltaïques silicium cristallin (Source Solar wood Technologies SA )

25 INES Education - Formation Robert BOSCH LE PHOTOVOLTAIQUE RACCORDE AU RESEAU Caractéristiques électriques d un module photovoltaïque Relation entre la puissance crête Pc la surface. S et le rendement η sous les conditions STC : IGstc = 1 kw lum / m², AM1,5 et 25 C

26 Caractéristiques électriques d un module photovoltaïque Influence de l irradiation solaire : Ex : module PW6-110 de PhotoWatt L intensité est fonction linéaire de l irradiation (et de la surface des cellules) La tension est fonction logarithme de l irradiation (et du nombre de cellules en série)

27 Dégradation dans le temps des modules PV Si (étude LEEE TISO en Suisse) :

28 Les bonnes pratiques pour orientation/inclinaison

29 Attention aux ombrages

30 Pré dimensionnement d une installation PV réseau Ordre de grandeur à retenir : - Surface de 10 m² - Rendement η = 10% - Pc = 1 kwc - Fonctionnement de heures par an - Production de kwh par an

31 Avantages et inconvénients du solaire photovoltaïque Avantages : - Ressource gratuite et énorme potentiel réparti sur la terre - Moyen décentralisé de production, autonomie - Grande fiabilité et peu d entretien (pas de pièces mobiles) - Pas de pollution durant l utilisation - Grande souplesse de production, du milliwatt au Mégawatt Inconvénients : - Investissement élevé, nécessité d aides, dépendance au décisions politiques - Disponibilité intermittente (réseau électrique ou stockage ou énergie d appoint) - Source diffuse, grande surface de capteur, difficulté d intégration bâti/paysagères - Technologie de fabrication poussée, énergivore, utilisation de produits chimiques - Difficulté à recycler des composants qui doivent résister plus de 20 ans aux intempéries

32 Le Marché du photovoltaïque Grand Public Applications professionnelles Applications isolées Connecté réseau Centrales photovoltaïques Applications spatiales

33 Le Marché : grand public ou «consumer» Petit appareillage grand public, puissance de 0,1 à 10 Wc Calculatrices, montres solaires, chargeurs de batteries de téléphones portables, lampes de jardin Marché solvable Croissance modérée Technologie : silicium Amorphe

34 Le Marché : PV pour applications professionnelles Installation PV professionnelle pour sites isolés puissance de 10 Wc à 10 kwc Application : signalisation, télécommunication dans les lieux difficiles d accès Marché très solvable Grande fiabilité demandée Croissance modérée Technologie : silicium cristallin

35 Le Marché : le PV en sites isolés Sites isolés qui ne peuvent être reliés au réseau électrique, puissance de 0,1 à 10 kwc Application : - éclairage, froid (avec batteries) - pompage (au fil du soleil) Pour les pays en voie de développement, îles (DOM-TOM) et refuges en montagne Marché peu solvable mais très fort besoin Croissance modérée du marché Technologie : silicium cristallin

36 Installations photovoltaïques hors réseau Schéma de principe Distribution en continu (12, volts) Distribution en alternatif (230 volts)

37 Installations photovoltaïques hors réseau sécurisées Schéma de principe

38 Installations photovoltaïques hors réseau au fil du soleil Schéma de principe

39 Le Marché : le PV connecté réseau Bâtiment avec installation PV connectée au réseau Puissance de 1 kwc à 100 kwc voir plus Montage en toitures, façades, brise soleil Marché solvable mais Nécessité d aides Intégration dans le bâti! Marché en forte croissance Note : toute la production photovoltaïque est utilisée

40 Installations photovoltaïques connectées au réseau Énergie lumineuse du soleil champ photovoltaïque Protection DC (parafoudre, coupe circuit) Onduleurs DC/AC => Afficheur => Monitoring Protection AC (fusible, parafoudre, disjoncteur) Compteurs électrique Réseau électrique BT

41 Installations photovoltaïques connectées au réseau Onduleur : Schéma électrique : Converti l énergie électrique DC du champ PV en énergie électrique AC compatible en tension et en fréquence du réseau électrique Recherche du point de puissance maximum (MPPT) Rendement de conversion DC vers AC : environ 95% Déconnection automatique en cas de coupure secteur Norme VDE :

42 Installations photovoltaïques connectées au réseau Protection coté réseau électrique (Norme C15-100, coté particulier) Disjoncteur différentiel (30 ma) Portes fusibles Para foudre Interrupteur sectionneur Signalétique (Sources diverses)

43 Installations photovoltaïques connectées au réseau Compteur et disjoncteur EDF (Norme C14-100, coté réseau électrique) Compteurs électriques (Précision 1 à 3 %) Disjoncteurs EDF (500 ma, x kva) (Sources INES)

44 Installations photovoltaïques connectées au réseau Raccordement au réseau électrique : - Vente totale de la production - Vente du surplus de la production Note, il existe aussi - Système sécurisé par batteries - Autoconsommation totale

45 Le Marché : les centrales photovoltaïques Centrales PV connectées au réseau électrique Puissance > 100 kwc Acteur de l énergie, volonté de l état Coût le plus faible (4 à 5 /Wc) Nécessité d aide Intégration dans le paysage! Marché en croissance suivant les programmes nationaux Note : toute la production photovoltaïque est utilisée

46 Centrales photovoltaïques au sol Installations fixes Installations avec suiveur 1 axe Installations avec suiveur 2 axes Installations avec concentrateur PV

47 le 1er et 2 septembre 2011 Centrales photovoltaïques au sol Particularités : Emprise au sol (40 m² par kwc) Ombrage porté d un tracker Impact environnemental (visuel) Sécurité au vol (clôture) Travaux de fondation lourds (vent, neige ) Activité agricole associée Raccordement au réseau électrique (puissance et variabilité) Voir : durable.gouv.fr/energie/renou/photov-guideallemand-env.pdf

48 Pré dimensionnement d une installation PV réseau Limites : - Surface disponible - Équivalent à la consommation sur l année - Capacité et accessibilité du réseau électrique - Architecte des bâtiments de France - Accessibilité pour les travaux - Contraintes mécaniques (poids sur la toiture, vent, neige, ) - Contraintes d intégration - Limite financière et rentabilité

49 Les aides pour le photovoltaïque en France Les subventions : - L Europe : NON - L ADEME : NON (sauf projet innovant) - La région : suivant la région - Le département : suivant le département - La commune : aides de certaines communes - L ANAH (Agence Nationale de l'habitat) : immeubles de plus de 15 ans - EDF pour sites isolés (Fonds d'amortissement des Charges d Electrification) Se renseigner auprès des Espaces Info Energie de l ADEME et ou voir les aides sur le site :

50 Les aides pour le photovoltaïque en France Autres aides : - Crédit d impôts pour les particuliers de 22,5% sur le coût du matériel, aides déduites avec un plafond de pour un couple (cumulé du 1er janvier 2005 au 31 décembre 2012) sous conditions - TVA à 5,5% sur habitations principales de plus de 2 ans et sur toutes les installations PV de moins de 3 kwc - Augmentation du COS si installation PV (si accord commune?) - Revenus photovoltaïques ne sont plus imposables à partir de Exonération de la taxe foncière sur les propriétés bâties, les immobilisations destinées à la production d électricité d origine PV (Article B ) - Certificats verts et production d énergie renouvelable

51 La loi et le photovoltaïque en France : Directive Européenne: libéralisation du marché de l électricité (décembre 1996) Loi du 10 février 2000 relative au marché de l électricité et à l obligation d achat de l électricité (compensation par CSPE) Décret du 7 septembre 2000 relatif à l autorisation d exploiter Décret du 6 décembre 2000 fixant les catégories d installations Décret du 10 mai 2001 relatif aux conditions d achat Arrêté du 13 mars 2002 fixant les conditions d achat d électricité PV Décret du 13 mars 2003 relatif aux prescriptions techniques Arrêté du 23 décembre 2004 modifiant les conditions d achat d électricité PV Arrêté du 10 juillet 2006 fixant les conditions d'achat de l'électricité PV Arrêté du 12 janvier 2010 fixant les conditions d'achat de l'électricité PV Arrêté du 31 août 2010 fixant les conditions d achat de l électricité PV Décret du 9 décembre 2010 suspendant l'obligation d'achat PV Arrêté du 4 mars 2011 fixant les conditions d'achat de l'électricité PV

52 Les principales normes applicables : Modules PV : NF EN pour silicium cristallin NF EN pour couche mince NF EN 61730/Safety classii Onduleurs : Foudre : Surtensions : DIN VDE (déconnection secteur) CEI (émissions harmoniques) NF EN (Parafoudres basse tension) NF EN (protections pour les systèmes PV) Sécurité : NF C (réseau électrique BT) Guide Installations PV : UTE C de février 2008 puis UTE C paru le 1er juillet 2010, applicable au 1er janvier 2011

53 Les démarches administratives : - Déclaration préalable ou permis de construire, suivant ABF et zones protégés - Pour les centrales PV au sol : déclaration préalable ou permis de construire, si >250 kwc : Étude d impact et Enquête publique suivant hauteur et zones protégées - Demande de PTF (Proposition Technique et Financière) à l ERDF - Demande d un CODOA (certificat Ouvrant droit à l Obligation d achat) si >250kWc - Autorisation d exploiter, si <250kWc : Réputé déclaré Si >250kWc et <4500kWc : Déclaration d exploiter par internet Si > 4500kWc : Autorisation d exploiter et joindre le DP ou PC - Contrat COA (Contrat d obligation d Achat) à EDF - Listes des Intégrations PV considérés sur le site du CEIAB - Consuel obligatoire (Décret n du 22 mars 2010 ) - Demande de subventions (région, département, commune)

54 Garantie du matériel Garantie sur la puissance crête des modules photovoltaïques : de 20 à 30 ans à 80% de la puissance crête d origine Garantie sur le matériel : de 2 à 5 ans sur les modules PV et les onduleurs de 1 à 2 ans sur la connectique Garantie de résultat Source irradiation solaire moyenne sur 10 ans et vérification de la production (compteur électrique) Possibilité de garantir une production photovoltaïque minimale Assurance pour le maître d ouvrage de la rente économique

55 La maintenance et l entretien : Maintenance préconisée - nettoyage une à deux fois par an suivant l inclinaison - enlever la neige, les feuilles - vérification câbles, serrage, contrôle visuel IR Entretien, principales risques - changer l onduleur une fois durant la vie de l installation PV - oxydation de la connectique, foudre Pertinence d un contrat de maintenance et ou entretien - prestation rapide en cas de besoin pour l entretien IMPORTANT : suivi de la production, alarme en cas de défaut de production réactivité pour réparation

56 Le nettoyage : Nettoyage naturel par les intempérie si l inclinaison est > à 20 suivant les conditions extérieures (pollution, vent de sable ) Suivi de la production : détection de la baisse de la production sur la totalité Vérifier la rentabilité d un nettoyage sur le gain de production dans le temps

57 Entretien : Détection de pannes par le système de suivi de production PV Discrimination de panne - par onduleurs de l installation - par branche (string) sur chaque onduleur - Par module dans une branche? Contrôle par caméra Infra Rouge - de la connectique - point chaud sur un module PV

58 Photovoltaïque et sécurité : - Risque induit par le CC sont plus important que pour le AC, arc électriques et présence de tension permanente sous ensoleillement, problématique pompier et incendie -> signalétique - Importance de la mise en œuvre, responsabilité de l installateur Matériel et installation: Normes, les guides et recommandations comme le guide UTE C de février 2008 et le guide ADEME-SER - Sur la mise en œuvre avec le CSTB Avis technique, ATec (Shüco, Watéa, Evalon solar et Soprasolar) Avis technique expérimentale, Atex (propriété du MO) Pass Innovation, avis favoravble pour 2 ans (Urbasolar, Centrosolar ) - Pour les établissements recevant du public, voir chapitre 4,2 du document suivant : /downloadFile/file/CCS_du_5_11_ pdf?nocache= pdf?nocache= Projet de réglementation incendie, de normes de protection et de solutions techniques en cours de développement

59 Analyse du cycle de vie (ACV ou LCA) La directive européenne n 2002/96/CE (D3E) sur les déchets électriques et électronique oblige depuis 2005 les fabricants d appareils électronique s à collecter et recycler leurs produits. Cette directive s applique aux onduleurs mais pas aux modules photovoltaïques Les principaux industriels européens photovoltaïque ont créé l association PVCYCLE dont l objectif est la récupération et le recyclage des modules photovoltaïques.

60 Analyse du cycle de vie Énergie grise pour la fabrication Technologie Énergie/m² Énergie/Wc EPBT ERF Mono-Si 600 kwh/m² 4 kwh/wc 4 ans 5 Poly-Si 420 kwh/m² 3,5 kwh/wc 3,5 ans 6 A-Si 120 kwh/m² 2 kwh/wc 2 ans 10 CIS 300 kwh/m² 3 kwh/wc 3 ans 7 CdTE 130 kwh/m² 1,3 kwh/m² 1,3 an 15 EPBT : Energy Pay Back Time, pour h de fonctionnement par an ERF : Energy Return Factor, pour 20 ans de production électrique (Source : )

61 Analyse du cycle de vie Émission de CO2 (principal gaz à effet de serre) (Source : ) En moyenne : 90 gr CO2/kWh en France, 610 en Allemagne et 870 en Chine

62 Le photovoltaïque dans le bâti ou BIPV L acronyme BIPV (Building Integrated Photovoltaics) se réfère aux systèmes et concepts dans lesquels l élément photovoltaïque assume, outre la fonction de produire de l électricité, le rôle d élément de construction (double fonction) Spécificité française : l intégration au bâti avec des tarifs d achat préférentiels

63 Le photovoltaïque dans le bâti Études du bâti intégrant du photovoltaïque Points à prendre en compte : Bonne exposition (30 sud) Bonne ventilation (-0,4% / C) Pente de 20 mini pour auto nettoyage Attention aux masques lointains et proches Attention aux formes courbes (association de modules) Accessibilité aux travaux et maintenance Passage de la connectique Proximité des onduleurs (rendement et sécurité) Fonction de production d électricité et d air chaud ou ECS Sécurité des usagers Études conjointes Architectes - Bureaux d études - Installateurs

64 Le photovoltaïque dans le bâti Composants intégrant du photovoltaïque Les modules photovoltaïques classiques Gamme standard 20 à 250 Wc - Avec cadre alu standard - Sans cadre alu - Avec cadre alu spécifique pour intégration «Bon marché» Quelques couleurs (bleu, brun, noir)

65 Le photovoltaïque dans le bâti Composants intégrant du photovoltaïque Les modules bi-verre avec cellules cristalines Exemple PhotoWatt PWX Wc, 12V largeur 0,462 m ; longueur 1,042 m, épaisseur 3,9 cm Poids d un module : 9,2 kg Modules verre avec cellules couche-mince Module semi transparent MSK diffusé par MCT solaire

66 Le photovoltaïque dans le bâti Mise en œuvre des modules PV Sur console (en shed) Avantages : Bonne ventilation Faible coût et bonne rentabilité Pose simple et adaptable Inconvénients: Finition moyenne Considéré en général comme non intégré Visibilité des câbles Structure métallique (shed ou brise soleil)

67 Le photovoltaïque dans le bâti Mise en œuvre des modules PV en sur imposition toiture Avantages : Bonne ventilation Faible coût Pose simple et rapide Inconvénients: Dépassement important Peu esthétique Visibilité des câbles (source documentation Conergy SunTopIII)

68 Le photovoltaïque dans le bâti Mise en œuvre des modules PV en semi intégration toiture. Avantages: Câbles invisibles Simple à mettre en œuvre sur de l exist Coût faible Inconvénients: N assure pas l étanchéité même sans les modules PV Contours disgracieux Peu de ventilation (source documentation Renusol Intersol)

69 Le photovoltaïque dans le bâti Mise en œuvre en intégration toiture (Système SolRif) Avantages: Câbles invisibles Vrai intégration, assez esthétique Fonctions étanchéité et production d électricité Adapté pour de l existant ou du neuf Montage partielle ou totale de la toiture Inconvénients: Mauvaise ventilation Pose compliquée Garantie décennale Exemple : Wattéa/PhotoWatt Exemple : Systaïc

70 Maison Zen à Montagnole (73), 13,5 kwc kwh/an

71 Le photovoltaïque dans le bâti Mise en œuvre avec intégration murale Fonction : bardage, mur rideau, Verrière, double peau Avantages: Production mixte électrique air chaud Bonne intégration visible Exemple : Sulfurcell solar (Gr) Inconvénients: Production électrique moindre Exemple : Office de tourisme de Alès

72 Centre de formation à Herne Sodingen (D) -1 MWc Conçue par l'architecte Françoise-Hélène Jourda en 1991 Première "grande" centrale PV intégrée à l'enveloppe d'un bâtiment en 1999

73 Le photovoltaïque dans le bâti Mise en œuvre de tuiles ou ardoises photovoltaïques Avantages: Mise en œuvre simple sur de l existant Diminution des coûts sur du neuf Inconvénients: Câblage important Résultat esthétique sauf pour la couleur Exemple : tuiles Imérys Exemple : ardoise Sunslate

74 Le photovoltaïque dans le bâti Composants intégrant du photovoltaïque Les tuiles et ardoises intégrant des cellules photovoltaïques Exemple : tuiles Imérys de 0,5 m², 50Wc Exemple : ardoises Sunslate de 0,123 m², 13,3 Wc (2,9V x 4,5A ; 36,6 kg /m²) «Assez cher»

75 Le photovoltaïque dans le bâti Mise en œuvre de bac acier photovoltaïque Pour bâtiments industriels et commerciaux En neuf ou en rénovation En toiture ou en bardage vertical Avantages: Faible coût permet un rayon de courbure assez grand Inconvénients: Mise en œuvre lourde Étanchéité au passage du câblage

76 INES Education - Formation Robert BOSCH LE PHOTOVOLTAIQUE RACCORDE AU RESEAU Le photovoltaïque dans le bâti Composants intégrant du photovoltaïque Les bacs acier standards Exemple THYSSEN Solartec 64 ou 128 Wc ; largeur 0,42 m ; longueur 2,9 ou 5,8 m Épaisseur de la tôle acier 0,75 mm Autres sources : Unimétal, Arval, Sunland21

77 Le photovoltaïque dans le bâti Miseen en œuvrede de membrane menbranne d étanchéité d étenchéité intégrant intégrant un film des souple modules photovoltaïque PV Pour bâtiments industriels ou commerciaux Avantages: Bonne solution pour les grandes surfaces plates Permet une certaine courbure Solution pour rénovation de l étanchéité Inconvénients: Étanchéité au passage du câblage Pente 2 % mini pour écoulement de l eau Problème de stagnation des poussières (source doc Solar Roof )

78 INES Education - Formation Robert BOSCH LE PHOTOVOLTAIQUE RACCORDE AU RESEAU Le photovoltaïque dans le bâti Composants intégrant du photovoltaïque Les membranes souples Exemple ALWITRA, couche mince triple jonction 42 Wc /m², largeur 1 et 1,5m, longueur 3,3 et 6m Épaisseur 4,6 mm ; 4,3 kg par m² Exemple Flexcell Membrane souple PV de rendement 4%, Se veut bon marché et facilement intégrable dans les éléments de construction

79 Centrale PV en toiture la plus puissante au monde fin 2008 Sur l usine de Général Motors à Saragosse (E) panneaux a-si de Unisolar Fixation par bande Velcro Surface de m² Puissance crête de 12 MWc Production de 15,1 millions de kwh Équivalent à la conso de 4600 foyers Économie de tonnes de CO2/an

80 Le photovoltaïque dans le bâti Mise en œuvre des modules bi verres Pour bâtiments tertiaires avec grandes verrières Avantages: Excellente esthétique permet un rayon de courbure assez grand Inconvénients: Structure lourde Mise en œuvre, manutention Passage du câblage Sécurité pour le bâti accueillent du public Exemple : verrière photovoltaïque Schneider électrique à Grenoble

81 Centre Heinz von Heiden Kuppenhein à Bielefeld (D) - 14,2 kwc

82 Gare de Mataro Madrid (E), 53 kwc kwh/an

83 Ombrières à Montpellier (34) - 1,15 MWc (1,42 GWh/an)

84 Le photovoltaïque dans le bâti Mise en œuvre sur garde corps pour terrasse et balcon Avantages: Fonction mixte production électrique protection Bonne intégration visible Inconvénients: Production électrique moindre Orientation sud uniquement

85 Intégration du photovoltaïque dans le bâti Intégration : poussée Intégration : simplifiée Intégration : non intégré Consulter le site du Comité d'evaluation des produits photovoltaïques Intégrés au Bâti, CEIAB

86 Maison Héliotrope à Freibourg (D) Maison solaire tournante sur 180, à énergie positive (fois 5) Consommation énergétique: 21 kwh/m² par an Construite en 1994 par l'architecte Rolf Disch Capteur PV mono-si de 54 m², 6,6 kwc

87 Immeubles NATURA Montpellier (34) 48 m² Solaire TH 41 m² PV 6 kwc kwc

88 Ecole St Exupéry Pantin(94) 16m² Solaire Thermique m² PV bi verre 128 kwc kwh/an

89 Bureaux BONNE ENERGIE Grenoble (38) 430m² modules PV 48,25 kwc kWh/an

90 Salle spectacle ARENA Montpellier (34) m² PV Si amorphe 428,2 kwc kwh/an

91 Maison LAGARDE Gap(04) 15 m² Solaire TH 28 m² Solaire PV cristallin 3 kwc kwh/an

92 Maison VILLAVENIR n 5 LOOS en GOHELLE (62) 11 m² Solaire TH

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98 Photovoltaïque à Ota (Japon), 550 maisons - 2,2 MWc

99 Serre solaire photovoltaïque à Esenta di Lonato (I) 888 kwc sur m² produisant kwh par an

100 Stade de Koahsiung (Taiwan) - 1 MWc / 1,14 GWh Conçu par l architecte japonais Toyo Ito et inauguré en juillet 2009

101 Bibliographie - Systèmes photovoltaïques raccordés au réseau, Guide de rédaction du cahier des charges techniques de construction à destination du maître d ouvrage de l ADEME- réf 6257 de novembre 2007, (30 TTC) - Le photovoltaïque pour tous, Conception et réalisation d installation de Falk Antony, Christian Dürschner, Karl-Heinz Remmers, édition Observ ER /SOLARPRAXIS (52 TTC) - Photopiles Solaire de Alain Ricaud, presses polytechniques et universitaires romandes - Energie solaire photovoltaïque : le manuel du professionnel de Anne Labouret et Michel Pierre Villoz, ed Dunod - Guide pratique du solaire photovoltaïque de Jean Paul Louineau, éditeur Systèmes Solaires. - Cellules solaires de Anne Labouret, Pascal Cumunel, Jean-Paul Braun et Benjamin Faraggi - Editions techniques et scientifiques françaises (ETSF)

102 Magazines - Energies renouvelables de Systèmes Solaires ( ) renouvelables.org/ ) - Plein Soleil de Tecsol ( - La lettre du solaire de Cythélia ( - Photon International ( ) - Sun&Wind Energy ( - Renewable Energy World ( - REFocus ( ) - PV Magazine ( )

103 Weebographie - Site de l INES : - Logiciel CALSOL : - Site gisement solaire PVGIS : - Site de l ADEME : - Site de Hespul : et - Site de EDF (raccordement réseau) : Site du CLER : et site du SER : - Site de outils solaire : - Site de l Echo du Solaire : - Espaces Info Energie : téléphone et site :

104 Merci de votre attention