Le photovoltaïque, principe de fonctionnement

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L’énergie photovoltaïque c’est la conversion directe de lumière solaire en électricité.

L’effet photovoltaïque, découvert par le physicien Henri Becquerel en 1839 est basé sur le silicium qui est un matériau isolant, c’est-à-dire qu’il n’admet pas de déplacement d’électron.
Les électrons du silicium ont en revanche la particularité de se mettre en mouvement quand ils sont percutés par les photons composants de la lumière.
Les "plaques" en silicium se polarisent sous l’effet du bombardement de photons contenus dans la lumière solaire et produisent ainsi un courant continu.

Le module photovoltaïque convertit sur place et très simplement entre 3% et 30% de cette énergie en courant électrique continu. Ce courant est alors directement transformé grâce à un convertisseur (Onduleur) en courant alternatif de 230 V.

Les modules solaires

Le module solaire est un assemblage de cellules photovoltaïques. Les cellules sont en général montées en série (la borne positive d’une cellule est reliée à la borne négative de la cellule suivante). On obtient ainsi une tension plus élevée (en général 12 ou 24V).

Les panneaux photovoltaïques seront montés eux mêmes en série si on souhaite obtenir une tension supérieure à 12 ou 24V ou en dérivation ( les bornes positives des différents panneaux sont reliés ensemble, les bornes négatives également) si on souhaite obtenir une intensité plus importante.

La puissance maximale que peut fournir un panneau, dans des conditions idéales, est la puissance crête (elle est donnée en watt-crête, dont le symbole est Wc). Les panneaux les plus courants ont une puissance crête de 40 à 180 Wc.

Exposés au sud ou à l’est sur le toit ou en façade vos panneaux solaires n’auront pas la même production. Le schéma ci-dessous permet d’évaluer la productivité d’un système photovoltaïque selon son emplacement et son orientation.

Le système de pose

De nombreuses solutions techniques existent dans le domaine des systèmes d’intégration en toiture.
Dans tous les cas, la toiture existante doit être remplacée par la centrale photovoltaïque dont les modules doivent faire office de couverture et d’étanchéité afin de bénéficier de la prime à l’intégration (+ 25 ct € /kWh).

Cette étude se penche sur le système d’intégration oryon. Le système d’intégration photovoltaïque oryon s’adapte à la majorité des toitures en rénovation comme dans les constructions neuves, il peut également être utilisé comme revêtement intégral de toit.

Le montage des modules oryon est simple et rapide, il correspond au principe de pose des tuiles : les profilés s’intègrent horizontalement les uns dans les autres ils peuvent ainsi se chevaucher et garantir une parfaite étanchéité.

sys Le système oryon est un système de profils aluminium extrudé destiné à l’encadrement de modules photovoltaïques sans cadres (laminés) d’une surface d’environ 1,5 m2. Le système oryon remplace les couvertures de toitures habituelles comme les tuiles ou l’ardoise pour des toits dont l’inclinaison minimale peut-être de 18°.

Cette photo montre la manière dont les éléments viennent s’emboĆ®ter les uns aux autres.

Le système de montage permet une intégration parfaite au bâti ce qui laisse la possibilité de vendre l’énergie produite à Edf au tarif de 58 ct €/kWh.

Etanchéité : Le système de modules encadrés oryon assure une protection contre la pluie comme une couverture traditionnelle en tuiles. De la même manière que pour une couverture traditionnelle, il est recommandé d’utiliser une sous couverture étanche afin d’assurer l’étanchéité lors de fortes intempéries.

Résistance au vent : Le système de montage a été conçu pour une force éolienne correspondant au poids superficiel d’un mètre carré de tuiles, suffisante dans la majorité des cas.

Garantie : Ces tuiles offrent une garantie de 10 ans sur la qualité du cadre et l’étanchéité de la liaison entre cadre et module solaire.

Le système d’intégration en toiture oryon est conforme à la norme CE et est certifié TÜV.

Les onduleurs

La principale mission des onduleurs est la transformation du courant continu produit par la centrale photovoltaïque en courant alternatif pour l’injection dans le réseau.
Les onduleurs ont aussi la fonction de faire fonctionner le champ photovoltaïque à son point de puissance maximal et ont de ce fait une fonction très importante dans le dispositif global.

Il n’existe pas actuellement de norme européenne unifiée pour les onduleurs mais la norme allemande DIN VDE 0126 1.1 et la norme CEI NF 61000 3-2 sont reconnues et servent de référence dans les projets. Plusieurs éléments sont à prendre en compte dans le choix d’un onduleur :

2. La vente de la production solaire pour le particulier inférieur à 3kwc

Selon l’Arrêté du 12 janvier 2010, l’énergie électrique fournie au réseau est achetée sur la base de 0,30 €/kWh.
Lorsque les équipements de production d’électricité photovoltaïques assurent également une fonction technique ou architecturale essentielle à l’acte de construction ils peuvent bénéficier d’une prime à l’intégration au bâti de 0,28€/kWh,(soit un total de 0,58€/kWh).
Conformément à l’article de l’arrêté du 12 janvier 2010, le tarif appliqué est indexé annuellement. Les critères d’indexation sont :

Depuis le 12 janvier 2010, le nouveau tarif de rachat pour les installations intégrées est de 0,58 €/kWh, tarif bloqué jusqu’au 31 décembre 2011.

3. Bilan Financier

Dans le prix global d’un système photovoltaïque, plusieurs points sont à prendre ne compte :

3.1 . Matériel et pose

Le prix du matériel, dépend principalement de la taille du système et de son mode d’intégration au bâtiment.
Le tableau ci-après donne un ordre de grandeur des prix « matériel + pose », en €/Wc TTC, qui peuvent être rencontrés dans diverses configurations.
Pour comparer les prix d’une installation photovoltaïque il vaut mieux raisonner en Puissance crête Valeur de référence permettant de comparer les puissances des panneaux entre elles.
La puissance crête est obtenue par des tests effectués en laboratoire, sous une irradiation de 1000w/m2, une température de 25°, la lumière ayant le spectre attendu pour une pression atmosphérique de 1,5 AM. des panneaux et non pas en m2 car en fonction de la technologie de panneaux photovoltaïques solaires choisie, la surface peut varier pour une même puissance.

Prix matériel et pose inclut :

  Pose en intégré au bâti
1 à 3 kWc 6 à 7 €/Wc
3 à 10 kWc 5 à 7 €/Wc
+ de 10 kWc  
à plusieurs MW 3,5 à 5 €/Wc

Les travaux d’amélioration ou de réfection du bâtiment dont dépend le système photovoltaïque (ex. travaux d’étanchéité, renforcement de la charpente, etc.) ne sont pas pris en compte dans ce tableau.

3.2. Les travaux de raccordement au réseau

Le producteur doit supporter les frais de raccordement au réseau de son installation photovoltaïque; ainsi que les éventuels renforcement de réseau nécessaires pour permettre l’évacuation de son courant.

Ces travaux sont composés de la pose des matériaux suivant :

3.3 Coût de raccordement

Les coûts de raccordement diffèrent selon la taille et la configuration du projet. Ils peuvent être estimés comme suit :

Tension de livraison Configuration simple Configuration complexe
<36KVA (Basse Tension) 1000 € environ ilimitée
36KVA< Puissance <250KVA (Basse tension) et Puissance >250KVA (Haute tension) Il est difficile d’évaluer le coût de raccordement car il est possible, en fonction des cas de figures, que des renforcement de réseau soit à prévoir. Par conséquent, les travaux peuvent être plus important, engendrant un prix parfois déterminant pour la réalisation du projet

3.4. Coût de l’emprunt

Le coût de l’emprunt est variable selon les offres proposées par les organismes financiers.
En effet, le taux d’intérêt représentant le coût réel d’un crédit à la consommation (taux effectif global : TEG) peut aller de 3% à 7% environ.
Il ne faut pas oublier le surcoût que peut représenter les éventuelles assurances souscrites et les éventuelles reports de paiements (paiement de la première mensualité ou annuités plusieurs mois après avoir souscrit le crédit).

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