Photovoltaïque

Avant tout, il est nécessaire de définir quelques notions. Une installation photovoltaïque est définie par la puissance cumulée des panneaux photovoltaïques installés, elle est exprimée en Watt-crête (Wc) ou Kilo Watt-crête (kWc). Le productible (l’électricité) est quant à lui exprimé en Watt-heure (Wh) ou kilo watt-heure (kWh).

Les installations photovoltaïques sont constituées de deux organes essentiels que sont les panneaux ainsi que l’onduleur.

Les panneaux sont composés de capteurs photovoltaïques, constitués par une série de cellules réalisées en silicium. Ce matériau possède la propriété de générer de l’électricité lorsqu’il reçoit la lumière du soleil : c’est ce qu’on appelle l’effet photovoltaïque.

Plusieurs technologies de panneaux coexistent à l’heure actuelle :

• Les panneaux monocristallins (cristal de silicium unique) atteignent les meilleurs rendements (18-20%).
• Les panneaux polycristallins (rendement de 14 à 18%) qui sont moins cher.
• Les panneaux en silicium amorphe ayant un rendement de 6 à 9 %, utilisés pour des usages peu énergivores (calculatrices, montres) ou pour des grandes surfaces disponibles.

La quantité d’électricité produite (en kWh) dépend du nombre d’heures d’ensoleillement de la centrale. En moyenne, voir ci-contre l’équivalent de productible sur la France.

Bien entendu, la production attendue doit être affinée en fonction de différents paramètres (orientation, inclinaison, etc). Retrouvez des outils de dimensionnement ci-dessous.

Simuler la production de votre installation photovoltaïque

• Outil TECSOL simple (se rendre dans l’onglet “calculs”).
• Outil de l’INES (Institut National de l’Energie Solaire) plus complet.

L’onduleur adapte l’électricité

Les panneaux photovoltaïques produisent du courant continu. L’alimentation électrique du réseau et de vos équipements électriques domestiques est en courant alternatif. Le rôle de l’onduleur est donc de transformer le courant continu produit par les panneaux photovoltaïques en courant alternatif identique à celui du réseau (tension de 230 V et fréquence de 50 Hz) pour le réinjecter dans le réseau ou pour qu’il soit compatible avec les appareils domestiques. La durée de vie moyenne d’un onduleur est comprise entre 8 et 12 ans.

Il existe principalement deux types d’onduleurs : les onduleurs centraux et les micro-onduleurs. Dans le premier cas, un seul onduleur est nécessaire pour gérer l’ensemble de l’installation. Technologie plus récente, les micro-onduleurs, quant à eux, sont connectés à 1 ou 2 panneaux. Leur principal avantage est d’assurer la continuité de production photovoltaïque en cas d’ombrage partiel de l’installation (pour un onduleur central, de l’ombre sur un seul panneau engendre l’arrêt général de la production de tous les panneaux branchés en série). De plus, le pilotage « panneau par panneau » permet d’optimiser le productible photovoltaïque. La contrepartie est un coût plus important. Attention, il est possible qu’il ne soit pas pertinent techniquement et économiquement parlant de mettre en place des micro-onduleurs sur certaines installations.

Le photovoltaïque est parfois questionné sur son impact environnemental. Bien entendu, l’industrie photovoltaïque requiert l’utilisation de gaz et de produits chimiques nécessaire à la fabrication des éléments. De plus, l’étape de purification du silicium à un certain impact carbone. De nombreuses recherches sont effectuées afin de limiter celui-ci. Vous pouvez retrouver l’avis de l’ADEME concernant la filière photovoltaïque.

Cependant, notons que le temps d’amortissement de l’énergie grise (énergie nécessaire à la production des panneaux) a été estimée à environ 3-4 ans.

Enfin, concernant le recyclage des panneaux en fin de vie, des organismes agréés par les pouvoirs publics existent pour la collecte et le traitement des panneaux sans aucun frais. Le taux de recyclage possible des panneaux est estimé à 95%. Retrouvez plus d’information via l’éco-organisme PV-cycle.

Il existe principalement deux modèles de valorisation de l’électricité produite :

• La vente totale: l’intégralité de la production photovoltaïque est injectée sur le réseau et vendue à un fournisseur (à un tarif d’achat fixé par l’état)
• L’autoconsommation: vous consommez tout ou partie de l’électricité que vous produisez, l’éventuel surplus est généralement injecté sur le réseau et revendu à un tarif inférieur à celui de la vente totale. Ce surplus peut également être injecté gratuitement.

Historiquement, le modèle de vente totale était celui mis en place de façon quasi-exclusive. Cependant, l’autoconsommation devient peu à peu compétitive dans le contexte actuel :

• Baisse semestrielle des tarifs d’achats en vente totale.
• Augmentation du coût de l’électricité acheté au réseau.
• Limitation de l’injection de l’électricité sur le réseau grâce à l’autoconsommation (notamment en milieu rural ou la capacité d’accueil du réseau est restreinte).
• Baisse conséquente du coût des installations photovoltaïques.

Ce contexte engendre la convergence vers la « parité réseau ». C’est à dire le moment où le coût du kWh d’électricité photovoltaïque produit sera équivalent à celui de l’électricité achetée au réseau. A ce moment-là, le photovoltaïque n’aura plus besoin de bénéficier des tarifs d’achat pour être compétitif.

Par conséquent, suivant votre profil de consommation et le pourcentage de la production que vous arriverez à consommer, l’autoconsommation peut s’avérer être plus intéressante que le modèle classique de vente totale. Il est cependant important de noter que ce cas-là dépend de plusieurs variables.

Ci-dessous, nous détaillerons donc ces deux modèles pour des installations raccordées au réseau national d’électricité.

Tout d’abord, lors de la mise en place d’une installation photovoltaïque, Enedis, le gestionnaire du réseau public national Basse Tension (dans 95% des cas), impose l’installation de compteurs communicants Linky. Voici un tableau récapitulant les compteurs associés à chaque type de production photovoltaïque :

La vente totale avec achat de l’électricité

Comme évoqué ci-dessus, la vente totale est donc le modèle historique du photovoltaïque. L’électricité produite est directement injectée sur le réseau, et vendue à un certain tarif. Ces tarifs d’achat vente totale du kWh produit sont réévalués à la baisse chaque trimestre.

Afin de bénéficier de ceux-ci, un contrat de rachat doit être passé avec un fournisseur. Le contrat de rachat porte alors sur une durée de 20 ans, non reconductible. Ces tarifs de rachats sont différents suivant la puissance (en kWc) installée et peuvent être indexés sur la période de contrat (jamais à la baisse).

Comme évoqué, en France, les projets de production d’énergies renouvelables peuvent bénéficier de tarifs de rachat. Le niveau de ceux-ci est rendu possible grâce à une aide financière publique appelée Obligation d’Achat. Financée en partie au travers de la taxe de Contribution au Service Public de l’Électricité (CSPE) payée par chaque consommateur français, elle permet aux producteurs de toute taille d’investir et d’atteindre une rentabilité sur leurs projets.

EDF a été longtemps le seul fournisseur d’électricité à pouvoir en faire bénéficier, mais depuis la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte votée en août 2015, d’autres fournisseurs peuvent proposer le rachat de l’électricité photovoltaïque au travers de l’Obligation d’Achat (cependant ceux-ci rachètent peu l’électricité des particuliers car ils ne disposent pas de l’infrastructure de gestion nécessaire). Le contrat de rachat passé sur 20 ans peut cependant être transféré à un autre fournisseur durant la période.

Il est important de savoir que la revente totale est un investissement, dont la rentabilité  peut être calculé assez précisément. Aujourd’hui, le temps de retour sur investissement est situé entre 12 et 16 ans pour des petites installations.

Il n’existe actuellement pas d’autre aides financières associée à ce type de modèle (l’Obligation d’Achat étant considérée comme une « aide indirecte »). Cependant, il est à noter que pour une puissance inférieure à 3 kWc, les revenus issus de la revente sont non imposables.

Enfin, comme évoqué ci-dessus, en revente totale, un compteur indépendant du compteur de consommation est nécessaire. Ceci engendre un surcoût estimé d’environ 1000€-2000€ par rapport à une installation en autoconsommation (coût de raccordement). Afin d’avoir une première approche de la complexité et du coût du raccordement de votre installation, vous pouvez utiliser l’outil de simulation proposé par Enedis.

Pour aller plus loin

• Le photovoltaïque raccordé au réseau dans le bâtiment– AQC
• L’évolution de l’obligation d’achat – photovoltaïque.info

L’autoconsommation résidentielle

 L’autoconsommation consiste à consommer tout ou partie de l’énergie que l’on produit localement. Dans le cas du photovoltaïque, cette énergie est très généralement produite sur son toit ou en ombrière (cela permet d’avoir accès au tarif de rachat, ainsi qu’à la prime à l’investissement). Les installations au sol sont également possibles, mais la non éligibilité de ce type d’installations aux aides financières, engendre qu’il est plus difficile d’atteindre l’équilibre financier .

L’autoconsommation est un modèle en pleine expansion, cependant il est nécessaire de distinguer l’autoconsommation du point de vue « flux financier » de l’autoconsommation du point de vue « flux électrique ». Dans les faits, qu’importe le modèle de production photovoltaïque, les électrons produits sont consommés au point de consommation le plus proche. C’est donc pourquoi, dans le cadre économique de votre projet, il est toujours pertinent de comparer les deux modèles de vente totale et d’autoconsommation.

Deux notions sont à connaitre concernant le modèle d’autoconsommation :

• Le taux d’autoconsommation : (Part de la production photovoltaïque consommée (kWh))/(Production photovoltaïque totale (kWh))
• Le taux d’autoproduction : (Part de la production photovoltaïque consommée (kWh))/(Consommation électrique totale (kWh))

Attention, les économies d’énergies sur votre facture électrique doivent être calculées à partir du taux d’autoproduction.

Cependant, autant d’un point de vue environnemental qu’économique, il est nécessaire de maximiser le taux d’autoconsommation afin de rendre pertinente votre installation. Pour cela, il est essentiel d’optimiser et de corréler sa consommation électrique (appelée courbe de charge) avec le profil de production photovoltaïque. Ainsi, un autoconsommateur résidentiel aura tout intérêt à chauffer son ballon d’eau chaude électrique en journée grâce à un programmateur, et plus globalement à piloter et déplacer au maximum ses consommations électriques en journée dans la mesure du possible. Voici un exemple de production photovoltaïque en autoconsommation sur une journée estivale :

Ci-dessus est donc visible l’importance de la maitrise de ses consommations, et de déplacer au maximum ses consommations en corrélation avec la production photovoltaïque. Tout l’intérêt de l’autoconsommation résidentielle repose sur ce principe. C’est donc pourquoi un foyer qui ne dispose que de très peu de consommation électrique non adaptées à l’autoconsommation (ex : éclairage), à plus d’intérêt à effectuer un projet en vente totale.

Pour une installation résidentielle bien dimensionnée, on peut généralement espérer arriver à consommer 40-60 % de sa propre production d’électricité (taux d’autoconsommation).

Afin d’obtenir un ordre de grandeur des installations classiquement mise en place dans le cas de l’autoconsommation résidentielle, voici un tableau récapitulatif :

Attention cependant, il ne faut pas considérer l’autoconsommation comme un modèle incitant à consommer plus d’électricité, mais plutôt comme un modèle qui permet au consommateur de prendre conscience de sa consommation d’énergie et d’en optimiser l’utilisation. La visualisation des consommations au travers des différents kits et/ou compteur Linky permet de mettre en phase ses consommations avec sa production énergétique comme le lave-vaisselle, lave-linge, chauffe-eau, pompe de piscine, voiture électrique …

Comme évoqué ci-dessus, il existe plusieurs type d’autoconsommation raccordée au réseau :

• Sans injection: Tout en étant raccordé au réseau, vous vous engagez à ne pas y injecter le surplus de production. Pour se faire, il faut généralement un dispositif technique couteux garantissant l’absence d’injection. Peut être adapté pour des très petites installations (< 1 kWc)
• Cession gratuite (uniquement pour des puissances < 3 kWc) : Le surplus de production est cédé gratuitement au réseau.
• Vente du surplus: Le surplus de production est valorisé grâce à un tarif de rachat fixé par l’état.

Au vu de ces modèles d’autoconsommation, nous considérons que le plus pertinent est actuellement l’autoconsommation avec vente du surplus.

Depuis l’arrêté du 9 mai 2017 le cadre réglementaire des installations de production photovoltaïques en autoconsommation (individuelle ou collective) a évolué. Afin d’encourager le développement de ce type de projet, les conditions d’installation pour bénéficier de la prime à l’investissement et le tarif d’achat du kWh non consommé en vente du surplus ont été fixés.

Pour en savoir plus, voici quelques références :

• Le guide « Autoconsommation photovoltaïque : comment produire de l’électricité et la consommer chez soi ? » réalisé par les conseillers des Espaces Info-Énergie d’Occitanie.
• L’autoconsommation résidentielle– Photovoltaïque.info – HESPUL.
• Définition de l’autoconsommation– Ministère de la Transition écologique et solidaire.
• Guide de l’autoconsommation– GPPEP (association des Particuliers Producteurs d’Electricité Photovoltaïque)

 Si vous ne pouvez pas avoir accès au réseau, retrouvez le guide spécifique aux sites isolés. Dans ce cas-là, l’électricité peut se conserver dans des batteries, mais moyennant des pertes de rendement et un investissement significatif. De plus, même avec une bonne utilisation, les batteries devront être changées tous les 8 à 10 ans engendrant des problèmes de recyclage des métaux lourds. Également, il est recommandé de garder un petit groupe électrogène d’appoint en cas de creux de production ou de pics de consommation.

Par conséquent, à l’heure actuelle, si votre logement est connecté au réseau, vous n’avez pas intérêt à utiliser des batteries.

Les aides financières accessibles à l’autoconsommation résidentielle

Dans le cadre de l’autoconsommation avec revente de surplus, et sous réserve de respecter les conditions générales d’implantation des panneaux, différents soutiens financiers sont accessibles :

•  La prime à l’investissement: Cette prime varie en fonction de la puissance installée. A titre d’exemple, pour une installation < 3 kWc, la prime associée varie entre 1 150 et 1 250€. Elle est versée de façon équirépartie sur les 5 premières années.
• Le tarif de rachat du surplus: Sous réserve de signer un contrat de rachat de 20 ans, votre surplus de production est valorisé à hauteur de 10 c€/kWh pour des installations < 9 kWc ; et à hauteur de 6c€/kWh pour des installations > 9 kWc et < 100 kWc. A noter que ce tarif n’est pas soumis à indexation sur la période de contrat.

Suivez le niveau actuel de ces aides financières à l’aide de l’arrêté tarifaire en vigueur.

L’autoconsommation collective est un modèle dont le cadre réglementaire et législatif n’a été défini que très récemment. Celle-ci est définie d’après l’article L315-2 du code de l’énergie lorsque la fourniture d’électricité est effectuée entre un ou plusieurs producteurs et un ou plusieurs consommateurs liés entre eux au sein d’une personne morale.

Ainsi, l’électricité produite est vendue par l’intermédiaire d’un contrat de vente de proximité aux consommateurs voisins du producteur. En d’autres termes, vous pourriez vendre votre surplus de production photovoltaïque à vos voisins. Ce type d’opération est organisé par l’intermédiaire d’une même personne morale qui fixe la répartition de l’électricité produite entre les différents consommateurs et gère la relation avec le gestionnaire de réseau (Enedis).

Cette personne morale est assimilée à un rassemblement sous une structure juridique commune du ou des producteur(s) ainsi que du ou des consommateur(s).

Ce schéma permet de présenter ainsi que de visualiser globalement l’organisation de ce type de montage :

Globalement, l’autoconsommation collective consiste donc au partage de la production photovoltaïque entre différents consommateurs situés à proximité..

Ce modèle novateur et prometteur est considéré comme l’extension logique du modèle d’autoconsommation individuelle. Cependant, celui-ci cherche encore ses marques. En effet, très peu d’installations fonctionnant sur ce principe ont vu le jour (moins de 10 installations au niveau national). Actuellement, il est donc très difficile voire impossible de mettre en place de type de montage pour des installations résidentielles.

Les aspects réglementaires et juridiques sont en perpétuelle évolution. Son développement semble probable dans les années à venir, cependant les décisions politiques nationales et européennes impacteront fortement l’importance de celui-ci. Nous actualiserons ces pages en fonction des évolutions constatées.

Pour aller plus loin

• L’autoconsommation collective – Photovoltaïque.info – HESPUL

Vis-à-vis de l’entreprise, nous vous conseillons de préférer un installateur local, qui pourra également intervenir plus facilement sur la maintenance de votre installation. Vous trouverez votre professionnel sur l’annuaire des artisans RGE du réseau FAIRE ou bien sur l’annuaire Qualit’EnR

Sachez que pour bénéficier des aides financières et tarif de rachat évoqués, il est nécessaire que l’entreprise dispose d’au moins l’une des qualifications suivantes :

• Qualification QualiPV module Elec (délivrée par Qualit’EnR)
• Qualification 5911 – ENR Photovoltaïque (délivrée par QualiBat)
• Qualifications SP1 et SP2 (délivrées par Qualifelec)

Vous trouverez dans le tableau suivant des ordres de grandeur des prix actuels du marchés (prix « matériel et pose », sans surplus liés au raccordement ou autres). L’ALEC ne s’engage en aucun cas concernant les prix évoqués, ils sont estimatifs et varient très régulièrement compte tenu des changements réguliers de la filière.

Retrouvez plus d’information concernant ces coûts sur le site photovoltaïque.info.

Evaluer votre devis : Evaluer mon devis – Hespul & FAIRE

Et l’investissement citoyen ?

Également, si financièrement il ne vous est pas possible de concrétiser votre projet photovoltaïque, vous pouvez contribuer à l’essor de cette technologie et diffuser les énergies renouvelables au travers d’un investissement citoyen local (initiative Energies en Toit sur la métropole de Montpellier) ou bien au travers de l’épargne participative (via des structures dédiées reconnues par l’Etat, par exemple (non exhaustif) : Enerfip, Lendosphère…).

Retrouvez plus d’information sur cette forme d’investissement citoyen sur le réseau national énergie partagée, ou bien auprès de son relai local en région Occitanie EC-LR.

L’installation des panneaux

En se référant au tableau présenté ci-dessus, vous pouvez déterminer les positions à éviter qui sont grisées.

La localisation des panneaux nécessite un soin particulier : elle conditionne la rentabilité de l’installation. L’idéal est une orientation plein sud avec une inclinaison de 30° (facteur de correction égal à 1). Il faut également éviter les masques proches ou lointains occultant la course du soleil (arbre, bâtiment, relief naturel), et par conséquent diminuant la production photovoltaïque.

Deux grandes options s’offrent à vous pour l’installation des capteurs :

• En surimposition – non intégrés : ils ne font pas partie de l’enveloppe du bâtiment. Il s’agit de modules fixés sur une toiture inclinée, posés sur des châssis sur une toiture-terrasse ou installés au sol,
• Intégrés : ils font partie de l’enveloppe du bâtiment et deviennent éléments de toiture, de mur, brise-soleil, garde-corps de balcon… ils se substituent aux éléments de construction. On distingue deux types d’intégration, l’Intégration Au Bâti (IAB) et l’Intégration Simplifiée au Bâti (ISB).

L’intégration au bâti (IAB ou ISB) permettait de bénéficier de tarif d’achat du kWh photovoltaïque bien plus élevé qu’en surimposition. Cependant depuis le 30 Septembre 2018, ces tarifs spécifiques n’existent plus. L’harmonisation de ceux-ci a impliqué la quasi-disparition de l’intégration au bâti, car ce type d’installations peut être plus facilement exposé à des complications, notamment vis-à-vis de problèmes d’étanchéité lors de remplacement des panneaux etc. Par conséquent, la quasi intégralité des poses de panneaux photovoltaïques se fait maintenant en surimposition.

Les démarches administratives préalables

Une installation photovoltaïque s’accompagne d’importantes procédures administratives, souvent prises en charge par l’installateur. Dans tous les cas, vous devez déclarer vos intentions au service urbanisme de votre mairie. Pour un projet de construction, il est préférable d’intégrer les panneaux photovoltaïques dans le permis de construire, alors que pour un bâtiment existant, une simple déclaration de travaux suffit.

Renseignez-vous, il peut exister dans votre commune des dispositions particulières concernant l’aspect et la couleur des toitures. Si vous habitez près d’un monument historique ou dans un site protégé, l’avis des Architectes des Bâtiments de France peut être nécessaire. Retrouvez l’atlas des zones protégées afin d’établir une première approche.

Démarches administratives et contractuelles –  Photovoltaïque.info

Attention ! Depuis le 22 mars 2010, le contrôle de l’installation par l’organisme CONSUEL est obligatoire.