Panneaux solaires : installation, prix, fonctionnement

Il est temps de tomber dans le panneau.

Les participants à la conférence de la COP21 de 2015 (Conférence de Paris de 2015 sur les changements climatiques) ont réussi à trouver une attente pour un avenir durable de la planète. Pour cela, l’une des mesures prises par les Nations Unies est de favoriser l’utilisation unifiée des énergies renouvelables. Or l’énergie solaire est l’une des sources d’énergie renouvelable les plus fiables.

De nombreux avantages

En France comme dans le reste de l’Europe, les gouvernements ont élaboré des dispositifs d’aide pour encourager davantage de foyers et d’entreprises à installer des panneaux. Cependant, pour assurer la durée de vie des panneaux solaires eux-mêmes, ceux-ci doivent rester propres et fonctionnels tout au long de leur utilisation.

Les panneaux photovoltaïques font partie des capteurs d’énergies renouvelables les plus efficaces. Que ce soit chez les particuliers ou dans les locaux d’entreprises, ils fonctionnent sur un concept très simple : plus le panneau absorbe la lumière du soleil, plus il génère de l’énergie. Même en France, où le soleil est beaucoup plus généreux en été qu’en hiver, l’utilisation de panneaux solaires présente de nombreux avantages pour les entreprises et les particuliers.

En effet, l’installation de ce matériel photovoltaïque ne vous donne pas seulement accès à une énergie gratuite : l’État français a mis en place un ensemble de dispositifs pour encourager les travaux d’économie d’énergie, et le solaire en fait naturellement partie.

Leur fonctionnement

Le monde de l’énergie solaire a considérablement progressé. En vérité, l’énergie propre du solaire devient de plus en plus accessible, grâce  notamment à l’efficacité croissante des capteurs solaires, à l’amélioration constante des processus de fabrication et des techniques de montage sur toit.

Le soleil ne fournit pas seulement de la chaleur et de la lumière : il peut nous servir également en tant que source d’énergie inépuisable. À l’aide des techniques de captage photovoltaïque, nous pouvons désormais convertir l’énergie provenant des rayons solaires en électrique afin d’alimenter téléviseurs, réfrigérateurs, ampoules d’éclairage et autres dispositifs électroniques.

Les cellules solaires sont principalement constituées de silicium, un élément chimique aux propriétés conductrices. L’exposition à la lumière modifie les caractéristiques électriques du silicium, qui génère alors un courant électrique. Chaque cellule correspond à un petit carré de silicium (mesurant environ 15 cm x 15 cm) comportant des plaques de contact électriques sur la surface. Un panneau solaire photovoltaïque est donc constitué d’une grille de ces cellules, que l’on dispose sur une feuille de fond protectrice en les recouvrant de verre. Les panneaux sont disponibles dans des versions dont la puissance de contenant varie suivant le nombre de cellules (60 à 72 cellules).

De quoi se compose un kit scolaire ?

Il faut savoir qu’un seul panneau suffit rarement pour alimenter une maison entière ou un bureau entièrement équipé. C’est pourquoi un kit solaire comprend généralement 2 jusqu’à 5 panneaux pour assurer l’alimentation électrique d’une habitation, et encore que l’on parle ici d’autoconsommation.

En plus des panneaux eux-mêmes, les kits solaires contiennent d’autres composants essentiels à l’alimentation électrique du ménage. Pour assurer l’autoproduction de l’électricité gratuite, vous avez besoin d’un kit solaire qui comporte principalement :

• Des panneaux solaires, qui captent l’énergie du soleil ;
• un convertisseur, pour convertir cette énergie en un format capable d’alimenter vos appareils ;
• un système de rack qui accueillera toutes les unités matérielles.
• Vous avez également besoin d’une unité pour stocker l’énergie générée par les panneaux. Si vous avez accès à des lignes du réseau électrique, vous n’avez pas forcément besoin d’équipement spécifique, d’autant qu’il est possible d’introduire l’énergie dans le réseau de distribution et de l’extraire plus tard.

Quoi qu’il en soit, votre kit solaire doit se composer des éléments suivants pour capter et stocker l’énergie :

• Des batteries qui stockeront l’énergie captée par les panneaux solaires photovoltaïques ;
• Un régulateur de charge, pour contrôler le niveau de charge issu des batteries solaires.

Ces deux composants seront connectés aux autres unités à l’aide d’un câblage électrique, de fusibles et de disjoncteurs automatiques. Vous pouvez également connecter d’autres périphériques qui surveilleront la tension de sortie du kit, vous permettant d’éviter tout problème de surtension ou de panne de matériel.

Pourquoi choisir (ou éviter) l’énergie solaire ?

Depuis quelques années, le solaire fait partie du quotidien des ménages français, qui l’utilisent en été pour réduire leur consommation d’électricité. Cet investissement est, bien sûr, motivé par plusieurs raisons :

• Le choix d’une énergie renouvelable et propre : la lumière du soleil est une ressource énergétique infinie.
• Le choix d’économiser sur ses factures d’électricité : en se substituant temporairement au  réseau électrique. L’énergie solaire ne coûte qu’une fraction de ce que vous payez à EDF. Un kit adapté à votre habitation ou local de travail peut faire baisser la facture d’électricité à 0 euros.
• Pour alimenter sa maison non desservie par le réseau électrique d’EDF : si vous habitez dans une région éloignée et non desservie par EDF, il peut être trop coûteux ou impossible d’acheminer des lignes électriques jusqu’à votre résidence. Un kit solaire vous fournira de l’énergie lorsque vous ne pouvez pas vous connecter au réseau électrique.
• Pour rehausser la valeur de son habitation : il est avéré que les maisons équipées de kits solaires se vendent mieux que les maisons équivalentes qui en sont dépourvues.

Mais malgré ces nombreux avantages, l’utilisation des panneaux solaires comporte également quelques inconvénients que vous devez considérer avant de franchir le pas :

• Coût de l’investissement élevé : même les petits kits solaires risquent de coûter quelques milliers d’euros, tandis que les systèmes complets pour habitation peuvent dépasser la barre des 10 000 euros. Si l’investissement est généralement rentable à long terme, l’achat d’un kit solaire implique parfois la négociation d’un prêt auprès de son banquier.
  Une rentabilité qui dépend surtout du climat : l’ombre, la neige et d’autres obstacles réduisent significativement le rendement de vos panneaux solaires. En France, ce matériel est presque inutilisable en hiver et au cours de la nuit. En effet, sans un minimum d’ensoleillement, vos panneaux ne fonctionneront pas aussi efficacement, même s’il existe un matériel conçu pour pallier à cette lacune.
• Un matériel plutôt encombrant : un panneau solaire typique mesure 1 mètre de large et 2 mètres de haut, selon sa configuration. Un kit solaire moyen peut contenir quelques dizaines de panneaux. Plus encombrant qu’un groupe électrogène, le système solaire risque de prendre beaucoup de place sur votre résidence. Vous devez donc vous assurer de disposer d’un endroit adapté pour installer les panneaux, les batteries et le convertisseur.
• Les batteries coûtent cher : celles-ci sont de loin le composant le plus coûteux d’un kit solaire. Si vous avez besoin de batteries pour stocker de l’énergie (hors réseau ou en utilisant une unité de secours), le ROI de l’achat en pâtira tandis que le prix du kit vous coûtera un bras. N’utilisez donc de batteries que par nécessité ou pour vous rassurer dans les endroits où le taux d’ensoleillement est très faible.

Zoom sur l’autoconsommation photovoltaïque

L’arrêté du 9 mai 2007 a établi un dispositif d’aide pour l’installation de panneaux photovoltaïques en autoconsommation. Tout comme les autres dispositifs d’aide pour les véhicules électriques, le montant de la prime dépend de la puissance installée :

• 390 euros de prime par kWc pour les kits de puissance inférieure ou égale à 3 kWc ;
• 290 euros de prime par kWc pour les kits de puissance de 3 à 9 kWc ;
• 190 euros par kWc pour une puissance comprise entre 9 et 36 kWc ;
• et 90 euros de prime par kWc pour une puissance allant de 36 à 100 kWc.

Autoconsommation : comment ça marche ?

Le principe de fonctionnement de l’autoconsommation photovoltaïque est tout simple : les panneaux solaires convertissent la lumière solaire en électricité gratuite et continue, puis en courant alternatif grâce aux batteries ou à des unités d’accumulateurs ; l’électricité solaire produite par les panneaux est introduite dans votre réseau domestique à travers votre compteur électrique ou une prise de courant 220 V ; votre kit solaire assurera l’alimentation en électricité de votre habitat grâce à l’énergie verte ainsi produite.

Peut-on se passer du réseau d’EDF ?

L’autoconsommation est une méthode qui consiste à la consommation de l’électricité que votre kit solaire produit. Attention, il ne s’agit pas là de vous libérer du réseau d’EDF car sans des batteries de haute capacité, vous ne pourrez que consommer en temps réel l’énergie produite pendant la journée. Le réseau prend donc le relai une fois que vos besoins ne sont plus couverts par le kit solaire, notamment pendant la nuit et surtout au cours de l’hiver.

En somme, l’objectif est ici de réduire vos factures EDF en recourant à l’autoconsommation.

Faut-il auto-consommer ou stocker l’électricité produite ?

Comme nous venions de le mentionner, l’utilisation de batteries ne représente pas une solution rentable dans le cadre de l’installation d’un système solaire. En effet, les batteries coûtent encore trop cher pour rentabiliser votre investissement, tout comme le coût de l’entretien de ces unités de stockage.

De plus, pour assurer leur durée de vie, les batteries doivent respecter les cycles de charge et de décharge recommandées, une condition qui est loin d’être satisfaite à cause du climat tempéré de la France. En effet, dans l’Hexagone, les panneaux produiront beaucoup plus d’électricité en été (forte production en raison du fort ensoleillement) qu’en hiver (forte consommation à cause du chauffage). Ainsi, le coût d’achat de votre kit solaire augmente significativement dès que vous choisissiez des batteries, ce qui affectera largement la rentabilité du projet.

L’économie d’énergie constitue bien souvent la première motivation pour l’installation d’un kit solaire. Mais pour réduire au maximum vos factures EDF (ou autre fournisseur d’électricité), il vaut mieux optimiser le taux de consommation afin que vos panneaux solaires produisent au moins la moitié de vos besoins dans l’année.

La rentabilité financière jouera un rôle primordial dans le choix d’un kit solaire. Mais pour cela, il faudra comprendre que, dans la plupart des cas, l’énergie solaire coûte beaucoup moins cher que ce que vous payez à EDF. Faisons le calcul :

La compagnie EDF (ou autre) vous facture l’électricité, avec une moyenne nationale d’environ 0,14 euros par kWh d’électricité utilisée. Un kWh est simplement une mesure de la quantité d’électricité que vous utilisez. Vous pouvez vérifier votre facture d’énergie pour savoir combien vous utilisez chaque mois dans votre ménage. Si vous utilisez 1 000 kWh mensuels facturés à 0,14 euros/kWh, la facture d’électricité EDF s’élève alors à 140 euros mensuels, ce qui équivaut à 1 680 euros par an.

Nos recommandations

Voyons maintenant comment y parvenir avec l’énergie solaire. Nous recommandons un kit solaire de 7,8 kW de puissance, tarifé par exemple à 9 791 euros (le prix est seulement indicatif mais proche de la moyenne). Ce kit solaire couvrirait 100% de la consommation d’énergie fournie par le réseau EDF que nous avons pris en exemple.

Rappelons d’ailleurs que la prime à l’investissement permettra de réduire le coût total de votre installation à raison de 290 euros par kWc pour un kit de 3 à 9 kWc de puissance. Vous paierez donc 9 7 91 euros – (7,8 kWh x 290 euros) pour l’achat de l’équipement.

Ensuite, en produisant vous-même votre propre électricité, vous économiserez les 1680 euros par an que vous payez à EDF chaque année. Après 4 ou 5 années d’utilisation, vous allez épargner sur vos économies d’énergie puisque votre système d’électricité s’autofinancera. De quoi se dire que les panneaux solaires offrent un bien meilleur rendement que le réseau de distribution traditionnel.

Comment choisir le kit solaire adapté ?

Lorsque vous souhaitez opter pour le solaire dans votre maison, l’une des décisions les plus importantes que vous devrez prendre se rapporte au choix des panneaux photovoltaïques. Il faut savoir que les panneaux solaires ne conviennent pas à toutes les configurations : on choisit donc chaque élément en fonction de son contexte d’utilisation.

Chaque kit solaire résidentiel est conçu sur mesure avec un logiciel par un ingénieur. Un panneau coûteux et haute performance peut fonctionner aussi bien qu’un panneau standard ou low-cost dans certaines circonstances. Au fait, le plus cher n’est pas toujours le meilleur. C’est pourquoi il faudra veiller à respecter les facteurs suivants pour connaître le kit solaire adapté à votre habitation ou bureau.

Vos besoins annuels en électricité
C’est bien entendu le critère primordial : plus vous consommez d’électricité, plus vous aurez besoin de sources pour répondre à ces besoins. Vous devriez idéalement produire suffisamment d’énergie pour compenser 100% de l’électricité que vous consommez, notamment si optez pour l’autoconsommation. Ainsi, il est préférable de conserver vos factures EDF de toute une année pour que votre installateur de kit solaire puisse tenir compte de vos consommations.

Les caractéristiques de votre toit

La plupart des kits solaires gagnent mieux en efficacité lorsqu’ils sont installés le toit de la maison. L’inclinaison, le type, l’âge et le facteur d’ensoleillement peuvent tous influer sur la quantité de panneaux solaires dont vous avez besoin. De façon générale, il est préférable d’installer davantage de panneaux sur le côté sud du toit, car c’est là que le soleil brille le plus dans l’hémisphère nord. Le choix de l’installateur de panneaux solaires dépend donc fortement de ces variables. Assurez-vous de consulter une entreprise qui tient compte de ces besoins dans le projet.

La compatibilité du convertisseur

Les panneaux solaires, les accumulateurs et convertisseurs fonctionnent ensemble pour former le cœur de votre installation solaire. Rappelons que vos panneaux produisent du courant continu, tandis que votre convertisseur transforme cette énergie en courant alternatif. Bien entendu, c’est une condition essentielle pour faire fonctionner vos appareils électroménagers et pour raccorder l’électricité produite à votre réseau électrique.

Notons cependant que certains panneaux photovoltaïques ne sont compatibles qu’avec certains types d’onduleurs. Vos panneaux et votre onduleur doivent former le mix parfait pour assurer l’alimentation continue de votre habitation pendant la journée et au cours de l’été.

En règle générale, si votre toit n’a besoin que d’un seul espace pour les panneaux et qu’il est bien exposé au sud, un convertisseur standard suffira à convertir tout le courant continu produit. Les convertisseurs de ce type contrôlent toutes les unités de capteurs solaires en une seule fois, c’est-à-dire en série.

En revanche, si la lumière du soleil est voilée par quelques arbres ou autres obstacles, envisagez d’opter pour plusieurs panneaux à placer judicieusement sur le toit. Par conséquent, vous aurez besoin de vous tourner vers une série de micro-convertisseurs dont chacun gérera un panneau à la fois. De cette façon, si un panneau n’arrive pas à capter la lumière naturelle, tous les autres panneaux continueront à fonctionner à plein régime.

Voilà, vous savez tout ! À vos panneaux !