Photovoltaïque

Comment ça fonctionne ?

Comment est-ce que la lumière est transformée en électricité ? Quelles sont les utilisations du photovoltaïque ? Quels sont les composants d’un système photovoltaïque et quelle production peut-on en attendre ? Toutes les réponses ci-dessous.

• De la lumière à l'électricité : l'effet photovoltaïque

  L’effet photovoltaïque est un phénomène physique propre à certains matériaux appelés semi-conducteurs qui produisent de l’électricité lorsqu’ils sont exposés à la lumière.

  Le plus connu d’entre eux est le silicium cristallin qui est utilisé aujourd’hui par 90% des panneaux produits dans le monde, mais il existe de nombreuses autres technologies déjà industrialisées comme les couches minces, à base de photovoltaïque organique ou en phase de recherche. Plus d’info…

  

  Lorsque les “grains de lumière” (les photons) heurtent une surface mince de ces matériaux, ils transfèrent leur énergie aux électrons de la matière. Ceux-ci se mettent alors en mouvement dans une direction particulière, créant ainsi un courant électrique qui est recueilli par des fils métalliques très fins. Ce courant peut être ajouté à celui provenant d’autres dispositifs semblables de façon à atteindre la puissance désirée pour un usage donné : ainsi, plusieurs cellules photovoltaïques forment un module (ou capteur) et plusieurs modules forment un champ photovoltaïque. Attention : c’est la lumière qui produit de l’électricité et non la chaleur !

  Pour plus de détails sur les systèmes photovoltaïques et leurs composants, nous vous invitons à consulter le site photovoltaique.info.

• Application du photovoltaïque
  

  Un système photovoltaïque peut servir :

  • soit à alimenter un site isolé, c’est-à-dire un site non relié au réseau public de distribution électrique (chalet en montagne par exemple), pour lui permettre d’avoir accès aux usages les plus basiques de l’électricité, en général : éclairage, réfrigérateur, poste de radio.
  • soit à alimenter un site raccordé au réseau public de distribution, afin que le bilan énergétique de ce site soit amélioré par un apport en énergie renouvelable.

  Pour plus d’information sur les applications du photovoltaïque, vous pouvez consulter le site photovoltaique.info.

• Systèmes mixtes thermiques/photovoltaïques

  Il existe des capteurs dits « hybrides » photovoltaïques/thermiques, utilisant de l’eau ou de l’air pour transporter la chaleur du capteur jusqu’au logement. Ainsi le système produit à la fois de l’électricité et de l’eau chaude/du chauffage par air chaud.

  Télécharger notre fiche technique sur les systèmes aérovoltaïques/hybrides.

• Les unités du photovoltaïque

  La puissance (ou la capacité de production) d’une installation photovoltaïque s’exprime en Wc ou kWc (Watt-crête ou kiloWatt-crête). C’est une unité qui permet de comparer des panneaux de marques et technologies différentes entre eux, puisque 1Wc, peu importe la surface ou la technologie du panneaux, produira toujours la même quantité d’énergie dans les conditions standardisées : irradiation de 1 000w/m2, température de module de 25°C et coefficient de masse atmosphérique de 1,5. Ces conditions correspondent approximativement au mois de juin en moyenne montagne dans les Alpes.

  Pour les panneaux les plus courants, 1 kWc correspond à une surface d’environ 10 m2, mais en fonction de la technologie, elle peut varier de 7 à 20m2 installation photovoltaïque de 3kWc Les panneaux produisent des « kilowattheures » (kWh) qui représentent une quantité d’énergie électrique : ce sont ces kWh que vous achetez à votre fournisseur d’électricité, ce sont aussi eux qui seront vendus à EDF (ou à l’ELD). Pour savoir, quel tarif d’achat s’applique à votre installation, consulter la page "arrêté tarifaire en vigueur" du site photovoltaique.info. Ainsi, il est important de se baser sur la puissance-crête et non sur la surface des panneaux comme outil de comparaison entre différents systèmes. Plus d’info…

Comment devenir producteur ?

• Individuel ou collectif, et en copropriété ?

  Avant de vous lancer dans un projet photovoltaïque, qu’il soit individuel ou collectif, la première étape est de contacter votre Espace Conseil France Rénov' pour obtenir des conseils sur tous les travaux portant sur l’amélioration thermique du bâtiment ainsi que la pose de matériaux utilisant une source d’énergie renouvelable.

  • Pour mener à bien un projet photovoltaïque pour une maison, vous pouvez télécharger un guide pratique mis à disposition sur le site de l’ADEME à disposition des particuliers.
  • Dans le cadre d’une copropriété, nous vous invitons à télécharger la fiche dédiée ou visiter le site photovoltaique.info
  • Vous souhaitez rejoindre un projet collectif citoyen, cette page vous donnera toutes les infos clés. Retrouvez la carte des projets collectifs citoyens dans le Rhône et la Métropole de Lyon sur cette fiche.
• Estimer le potentiel solaire de votre toiture

  Pour estimer votre potentiel de production, consultez votre cadastre solaire de votre territoire si il existe :

  Cadastre du Grand Lyon : https://cadastresolaire.grandlyon.com/
  Cadastre de la COR : www.ouestrhodanien.fr/cadastre-solaire.html
  Cadastre des Monts du Lyonnais : www.cadastresolaire.cc-mdl.fr
  Cadastre de Vienne Condrieu Agglomération : https://vienne-condrieu-agglomeration.insunwetrust.solar/
  Cadastre du Syndicat de l’Ouest Lyonnais : https://ouest-lyonnais.cadastre-solaire.fr/

  Ou notre fiche : Évaluation d’opportunité photovoltaïque d’une toiture avec outils en ligne

  Ou notre vidéo : Combien de panneaux sur mon toit ?

  Plusieurs facteurs peuvent impacter la production d’un site photovoltaïque :

  • La localisation géographique : la production électrique d’un site photovoltaïque peut être déterminée par les données météorologiques d’ensoleillement annuel du site. La carte ci-après donne la production électrique moyenne attendue dans les conditions optimales d’implantation pour un système photovoltaïque d’une puissance de 1 kWc avec des modules polycristallins standards, en fonction de la localisation géographique de l’installation.

  

   

   

  • L’implantation du système : c’est-à-dire son orientation et son inclinaison. En France, les panneaux doivent idéalement être exposés plein sud et être inclinés à 30 degrés par rapport à l’horizontale pour produire un maximum d’énergie sur l’année.

  Cependant, des écarts de plus ou moins 45° par rapport au sud (c’est-à-dire de sud-est à sud-ouest) et une inclinaison de 20 à 60° par rapport à l’horizontale sont acceptables et n’engendrent pas de baisse de production importante.

   

  Le tableau ci-dessous donne le facteur de correction à appliquer à la production attendue du système en fonction de son orientation et de son inclinaison.

  

  • Les ombrages éventuels : un ombrage sur les capteurs peut avoir des origines diverses : arbre, bâtiment ou relief naturel installé plus au sud que le système photovoltaïque. Cet ombrage est aussi appelé un masque. Selon la taille de l’obstacle et surtout sa hauteur, l’impact de l’ombrage (une perte de production) est plus ou moins important, c’est pourquoi il vaut mieux le quantifier avant d’investir. Si vous pensez que votre site va subir un ou plusieurs ombrages, vous devez réaliser un relevé de masque en utilisant, par exemple, la méthode mise à disposition dans nos publications sur le site photovoltaique.info.
• La faisabilité économique

  Choisir son modèle économique

  Il existe différent modèles économiques pour valoriser l’électricité produite : la vente de la totalité de la production, l’autoconsommation totale, ou l’autoconsommation avec vente de surplus. Dans tous cas les électrons iront au plus proche de la consommation, c’est-à-dire chez vous. Pour en savoir plus dans la rubrique dédiée de photovoltaque.info

  Pour comparer les différents modèles économiques et leur rentabilité, rendez-vous sur : "Evaluer mon devis photovoltaïque"

  Quelles sont les aides financières ?

  Actuellement, les dispositifs de soutien financiers mis en place par l’État sont  (tarif en vigueur en avril 2021 qui évoluent tous les trimestres):

  • pour la vente en totalité, un tarif d'achat de 0,1779 €/kWh pour une installation inférieure ou égale à 3kWc  et 0,1512 €/kWh pour une installation entre 3 kWc et 9kWc.
  • pour l'autoconsommation avec vente du surplus, le tarif d'achat du surplus est à 0,10€/kWh et une prime à l’investissement pour l'autoconsommation qui dépend de la puissance installée. Elle est de 1140€ pour 3 kWc, 1680€ pour 6 kWc. Cette prime est reversée sur 5 ans.
  • la TVA à 10% pour les installations inférieures à 3kWc.

  
  Leur montant est fixé par l’État et dépend de la puissance installée. Il n’existe plus de crédit d’impôt pour les installations photovoltaïques.
  Pour en savoir plus lire la rubrique sur le tarif d’achat et la prime à l'investissement.

   

  Rentabilité d’un projet photovoltaïque

  De nombreux facteurs peuvent conduire à des temps de retour sur investissement très différents d’un système à un autre ; nos simulations donnent des valeurs entre 7 et 20 ans. Les différences de TVA et de tarif d’achat (voir ci dessus) ont un impact très important, ainsi que les coûts initiaux.

  Voici des ordres de grandeur des coûts pour une installation fournie posée:

  
  Une installation de 3 kWc vaut entre 8 000€ et 10 000€ TTC.
  Une installation de 6 kWc vaut entre 13 200€ et 15 000€ HT.
  Une installation de 9 kWc  vaut entre 16 000€ et 18000€ HT.

• Les démarches administratives

  Il  faut faire une demande d’urbanisme, une demande de raccordement auprès d’Enedis et un contrat d’achat avec EDF Obligation d’achat.  Il est courant que ces démarches soient réalisées par l’installateur et donc mentionnées dans le devis.Vous devrez informer votre assurance habitation de la mise en place d'une installation photovoltaïque

  Pour en savoir plus : PV.info et ENEDIS

• Choisir un installateur

  Contactez un ou plusieurs installateurs pour avoir des devis adaptés à vos besoins. Nous vous invitons à bien étudier les propositions commerciales. Il y a des points clés pour la réalisation des projets. Vous pouvez consulter un guide d’aide à la décision pour choisir votre installateur en cliquant ici.

  Consultez aussi notre fiche Aide au choix des devis : Installation photovoltaïque

• Réception des travaux

  A la réception des travaux et avant d'acquitter votre facture, demandez l'attestation sur l'honneur de conformité à votre installateur. Ce document indispensable vous sera demandé par EDF Obligation d'Achat (OA) pour finaliser votre contrat de vente d'électricité. Un modèle d'attestation est disponible sur le site internet d'EDF OA.

Quelques idées reçues

• Le photovoltaïque ne fonctionne que dans le Sud, et qu'en été.

  Pour produire la même quantité d’énergie entre le sud du Portugal et le nord de l’Allemagne il faudra quasiment 2 fois plus de surface de panneaux photovoltaïques en Allemagne. Un projet photovoltaïque sera plus rentable dans le sud que dans le nord à cause des différences d’ensoleillement mais il fonctionnera aussi bien dans les deux cas.

• Il faut recouvrir la France de panneaux, pour couvrir notre consommation énergétique.

  D’après la loi de Transition Énergétique Pour la Croissance Verte (TEPCV), il faudrait couvrir 17 % des toitures et 0,6 % des surfaces aux sols polluées ou impropre à l’agriculture pour répondre aux exigences de la loi en terme de production photovoltaïque. Il ne faut pas penser au photovoltaïque comme LA technologie mais comme une technologie qui fait partie d’un mix électrique. Chacun sait qu’il n’y a pas de soleil la nuit et qu’il y a des semaines sans vent à certaines périodes de l’année : c’est bien pour cela que personne n’imagine qu’une filière renouvelable puisse à elle seule satisfaire tous les besoins à tout instant.

  Une étude allemande « Kombikraftwerk » a modélisé le réseau électrique allemand uniquement alimenté par des sources d’énergies renouvelables. Cette étude a montré que le foisonnement des productions et la variété de source de production permet d’alimenter le réseau électrique allemand sans coupure quelle que soit la météo ou l’heure de la journée.

• Les panneaux sont fabriqués en Chine, ils ne font pas fonctionner l'économie française.

  Oui, la majeur partie des modules photovoltaïques provient d’Asie. La fabrication de cellules et de modules est relativement peu développée en France, comme pour toutes les autres filières : textile, high tech, … Seulement 14 entreprises françaises fabriquent des modules et des cellules et n’ont que 2 % du marché mondial.

  Mais au-delà de la fabrication du matériel c’est l’ensemble des métiers de la filière qu’il faut prendre en compte dont par exemple les installateurs, les entreprises de maintenance, à qui le photovoltaïque permet un gisement d’emplois très importants.

• Les panneaux photovoltaïques sont polluants.

  Les Analyses de Cycle de Vie (ACV) réalisées à ce jour démontrent que pour des panneaux cristallins, la fabrication et le démantèlement sont négligeables par rapport à l’énergie économisée au cours la durée de vie des panneaux. Cette durée de vie est supérieure à 20-30 ans et la production du panneau est garantie sur 25 ans.

  Au bout de 3 ans en moyenne, le panneau aura produit l’énergie nécessaire à sa fabrication. Les émissions de carbone liées au cycle de vie sont comprises entre 40 et 80 g/kWh, là où les émissions de carbone d’une centrale gaz sont à 430 g/kWh et d’une centrale nucléaire sont comprises entre 9 et 70 g/kWh (source université de Stanford).

  La partie la plus polluante correspond au raffinage du silicium, liée à une consommation d’électricité importante. Dès lors que l’on a une production électrique sans CO2 (nucléaire ou renouvelable) les émissions de CO2 liées à la fabrication deviennent quasi nulles.

  Pour conclure, un panneau photovoltaïque produit dix fois plus d’énergie qu’il en a fallu pour le construire et ce quasiment sans déchet.

• Les panneaux photovoltaïques ne se recyclent pas.

  Les panneaux en fin de vie peuvent d’ores et déjà être recyclés par la Soren (anciennement PV Cycle), dont les points de collecte en Auvergne-Rhône-Alpes sont disponibles sur leur site. Le prix de retraitement est intégré au prix d’achat. Un système photovoltaïque est recyclable à 90%.