photovoltaïque

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photovoltaïque

PLATEFORME FORMATION
& EVALUATION
LE PHOTOVOLTAIQUE intégré au batiment
ENSAG
Jacques BOCHIROL - INES Education – 21 Novembre 2012
PLATEFORME FORMATION & EVALUATION ‐ Institut National de l’Energie Solaire ‐ INES EDUCATION
formation@ines‐solaire.fr ‐ Tél. : 04 79 26 44 33 ‐ www.ines‐solaire.org
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
1 160 emplois estimés en 2006
___________________________
25 000 directs+indirects en 2010
(Source ADEME et SER-SOLER)
(Source IEA PVPS)
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
Historique
- L’effet photovoltaïque a été découvert par le physicien
français Antoine Becquerel (1788-1878)
1878) en 1839
- La première cellule solaire au sélénium fut construite en
1883 par l'américain Charles Fritts (η = 1 %).
- Albert Einstein (1879-1955)
1955) expliqua cet effet en 1904
et reçu le prix Nobel en 1921
- 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
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 1973
-
1ère installation PV reliée au réseau électrique
en Europe (TISO en Suisse) en 1982
-
1ère installation PV reliée au réseau électrique
en France en 1992 (900 W)
5
Le Marché : Production mondiale de cellules PV
Note :
PV : 1 000 h/an
Nucléaire : 7 000 h/an
7 000 MW photovoltaïque
sont équivalent à
1 000 MW nucléaire en
production énergétique
(Source :
Photon Magazine 03-2011)
Le Marché :
Technologie des cellules PV
de 1999 à 2010
En 2010 , 85 % du marché est
de technologie silicium cristallin
(Source Photon Magazine 03-2011)
Le Marché
Potentiel
français
Photovoltaïque dans le monde
Consommation mondiale d’énergie en 2005 :
11,43 Gtep dont 18 140 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
Le Marché
Potentiel
français
Photovoltaïque dans le monde
Consommation mondiale d’énergie en 2005 :
11,43 Gtep dont 18 140 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
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 : http://www.eupvplatform.org/fileadmin/Documents/vision-report-final.pdf)
http://www.eupvplatform.org/fileadmin/Documents/vision
Prix de revient du kWh photovoltaïque
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
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 http://www.pv.unsw.edu.au/Research/3gp.asp)
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)
Si) rendement 14 à 16 %
- Silicium multi cristallin (multi-Si)
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
Si de Sunpower ou LGBC-Si
LGBC de BP
rendement de 15 à 19%
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 2010
- 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
Si de Sharp, rendement 8%
Technologies photovoltaïques pour le futur
3ème génération , <<< 1% du marché , coût : plusieurs $/Wc
- Cellules multi-jonctions,
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
- …..
Rendement de conversion des différentes technologies
Fabrication du silicium qualité solaire
Silice - SIO2 (quartz du sable)
- Réduction de la silice par du carbone (four à arc) à 2 000 °C
silicium qualité métallurgique MG-Si à 99%
SIO2 + 2C Si + 2 CO2
- 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 99.9999% ou 7N
silicium de qualité électronique EG-Si
Si à 99,9999999999% ou 10N
Fabrication de wafer pour l’industrie photovoltaïque
Sciage des lingots en barreaux (10x10 cm, 15x15 cm, 20x20 cm)
Sciage des barreaux en plaquettes (200 à 300 µm)
Silicium :
16 gr /Wc
Fabrication des cellules photovoltaïques silicium cristallin
Sur plaquettes Si pré-dopé
pré
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
Fabrication des modules photovoltaïques silicium cristallin
(Source Solar wood Technologies SA )
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 :
Fabrication des modules photovoltaïques silicium cristallin
(Source Solar wood Technologies SA )
INES Education - Formation Robert BOSCH
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
25
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)
Dégradation dans le temps des modules PV Si (étude
(
LEEE TISO en Suisse) :
Les bonnes pratiques pour orientation/inclinaison
Attention aux ombrages
Pré dimensionnement d’une installation PV réseau
Ordre de grandeur à retenir :
- Surface de 10 m²
- Rendement η = 10%
- Pc = 1 kWc
- Fonctionnement de 1 000 heures par an
- Production de 1 000 kWh par an
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
Le Marché du photovoltaïque
Grand Public
Applications professionnelles
Applications isolées
Connecté réseau
Centrales photovoltaïques
Applications spatiales
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
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
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)
TOM) et refuges en montagne
Marché peu solvable mais très fort besoin
Croissance modérée du marché
Technologie : silicium cristallin
Installations photovoltaïques hors réseau
Schéma de principe
Distribution en continu
(12, 24 48 volts)
Distribution en alternatif
(230 volts)
Installations photovoltaïques hors réseau sécurisées
Schéma de principe
Installations photovoltaïques hors réseau au fil du soleil
Schéma de principe
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
Installations photovoltaïques connectées au réseau
Énergie lumineuse du soleil
champ photovoltaïque
Protection DC (parafoudre, coupe circuit)
=>
=>
Afficheur
Monitoring
Onduleurs DC/AC
Protection AC (fusible, parafoudre, disjoncteur)
Compteurs électrique
Réseau électrique BT
Schéma électrique
Onduleur :
:
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 0126-1-1 :
Protection coté réseau électrique
(Norme C15-100, coté particulier)
Disjoncteur différentiel (30 mA)
Portes fusibles
Para foudre
Interrupteur sectionneur
Signalétique
(Sources diverses)
Compteur et disjoncteur EDF
(Norme C14-100, coté réseau électrique)
Compteurs électriques
(Précision 1 à 3 %)
Disjoncteurs EDF
(500 mA, x kVA)
(Sources INES)
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
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
Centrales photovoltaïques au sol
Installations fixes
Installations avec suiveur 1 axe
Installations avec suiveur 2 axes
Installations avec concentrateur PV
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 : www.developpement-durable.gouv.fr/energie/renou/photov
durable.gouv.fr/energie/renou/photov-guideallemand-env.pdf
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
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 : www.enerplan.asso.fr/
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 16 000€ 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 2008
- Exonération de la taxe foncière sur les propriétés bâties, les immobilisations
destinées à la production d’électricité d’origine PV (Article 1383-0
1383 B )
-
Certificats verts et production d’énergie renouvelable
La loi et le photovoltaïque en France :
Directive Européenne: libéralisation du marché de l’électricité (décembre 1996)
Loi 2000-108
108 du 10 février 2000 relative au marché de l’électricité et à
l’obligation d’achat de l’électricité (compensation par CSPE)
Décret 2000-877
877 du 7 septembre 2000 relatif à l’autorisation d’exploiter
Décret 2000-1196
1196 du 6 décembre 2000 fixant les catégories d’installations
Décret 2001-410
410 du 10 mai 2001 relatif aux conditions d’achat
Arrêté du 13 mars 2002 fixant les conditions d’achat d’électricité PV
Décret 2003-229
229 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 2010-1510
1510 du 9 décembre 2010 suspendant l'obligation d'achat PV
Arrêté du 4 mars 2011 fixant les conditions d'achat de l'électricité PV
Les principales normes applicables :
Modules PV :
NF EN 61215 pour silicium cristallin
NF EN 61646 pour couche mince
NF EN 61730/Safety classII
Onduleurs :
Foudre :
Surtensions :
DIN VDE 0126-1-1 (déconnection
déconnection secteur)
CEI 61000-3-2 (émissions
émissions harmoniques)
NF EN 61643-11
11 (Parafoudres basse tension)
NF EN 61173 (protections pour les systèmes PV)
Sécurité :
NF C15-100
100 (réseau électrique BT)
Guide Installations PV : UTE C 15-712
712 de février 2008
puis
UTE C 15-712-1
1 paru le 1er juillet 2010, applicable au 1er janvier 2011
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° 2010-301
301 du 22 mars 2010 )
Demande de subventions (région, département , commune)
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
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
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
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
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 15-712
712 de février 2008 et le guide ADEME-SER
ADEME
http://www2.ademe.fr/servlet/getBin?name=B2773E11F5F34A888E8FD39EC2A7AB591170860147412.pdf
- Sur la mise en œuvre avec le CSTB www.cstb.fr/evaluations/atec-et-dta
www.cstb.fr/evaluations/atec
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 :
www.interieur.gouv.fr/sections/a_l_interieur/defense_et_securite_civiles/dossiers/ccs/releves-ccs-novembrewww.interieur.gouv.fr/sections/a_l_interieur/defense_et_securite_civiles/dossiers/ccs/releves
2009/downloadFile/file/CCS_du_5_11_2009-1.pdf?nocache=1260787683.64
1.pdf?nocache=1260787683.64
Projet de réglementation incendie, de normes de protection
et de solutions techniques en cours de développement
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.
http://www.pvcycle.org/
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 1 000 h de fonctionnement par an
ERF : Energy Return Factor, pour 20 ans de production électrique
(Source : http://www.pvresources.com/en/economics.php )
Analyse du cycle de vie
Émission de CO2 (principal gaz à effet de serre)
(Source : www.sfen.org/fr/societe/developpement/edf.htm )
En moyenne : 90 gr CO2/kWh en France, 610 en Allemagne et 870 en Chine
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
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
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)
Les modules bi-verre avec cellules cristalines
Exemple PhotoWatt PWX500-12
50 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
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)
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)
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)
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
Maison Zen à Montagnole (73) , 13,5 kWc - 12 000 kWh/an
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
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
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
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 »
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
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
Miseen
enœuvre
œuvredede
menbranne
d’étenchéité
intégrant
modules
PV
Mise
membrane
d’étanchéité
intégrant
un filmdes
souple
photovoltaïque
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 )
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
Centrale PV en toiture la plus puissante au monde fin 2008
Sur l’usine de Général Motors à Saragosse (E)
85 000 panneaux a-Si de Unisolar
Fixation par bande Velcro
Surface de 183 000 m²
Puissance crête de 12 MWc
Production de 15,1 millions de kWh
Équivalent à la conso de 4600 foyers
Économie de 6 700 tonnes de CO2/an
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
Centre Heinz von Heiden
Kuppenhein à Bielefeld (D)
- 14,2 kWc
Gare de Mataro Madrid (E) , 53 kWc - 40 000 kWh/an
Ombrières à Montpellier (34) - 1,15 MWc (1,42 GWh/an)
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
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 http://www.ceiab-pv.fr
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
Immeubles NATURA
Montpellier (34)
48 m² Solaire TH
41 m² PV
6 kWc
8 640 kWc
Ecole St Exupéry
Pantin(94)
16m² Solaire Thermique
1 116 m² PV bi verre
128 kWc
150 000 kWh/an
Bureaux BONNE ENERGIE
Grenoble (38)
430m² modules PV
48,25 kWc
47 000kWh/an
Salle spectacle ARENA
Montpellier (34)
19 000 m² PV Si amorphe
428,2 kWc
550 000 kWh/an
Maison LAGARDE Gap(04)
15 m² Solaire TH
28 m² Solaire PV cristallin
3 kWc
4 174 kWh/an
Maison VILLAVENIR n° 5
LOOS‐en –GOHELLE (62)
11 m² Solaire TH
Photovoltaïque à Ota (Japon
Japon), 550 maisons - 2,2 MWc
Serre solaire photovoltaïque à Esenta di Lonato (I)
888 kWc sur 6 825 m² produisant 1 100 000 kWh par an
Stade de Koahsiung (Taiwan) - 1 MWc / 1,14 GWh
Conçu par l’architecte japonais Toyo Ito et inauguré en juillet 2009
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)
(30
- Le photovoltaïque pour tous, Conception et réalisation d’installation de Falk
Antony, Christian Dürschner, Karl-Heinz
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.
Jean
Braun et
- Cellules solaires de Anne Labouret, Pascal Cumunel, Jean-Paul
Benjamin Faraggi - Editions techniques et scientifiques françaises (ETSF)
Magazines
- Energies renouvelables de Systèmes Solaires (http://www.energies(
renouvelables.org/
)
- Plein Soleil de Tecsol (http://www.plein
http://www.plein-soleil.info/ )
- La lettre du solaire de Cythélia (http://www.cythelia.fr/
http://www.cythelia.fr/)
-
Photon International (http://www.photon
http://www.photon-magazine.com/ )
Sun&Wind Energy (http://www.sunwindenergy.com/
http://www.sunwindenergy.com/)
Renewable Energy World (http://www.renewableenergyworld.com/
http://www.renewableenergyworld.com/)
REFocus (http://www.renewableenergyfocus.com/
http://www.renewableenergyfocus.com/ )
PV Magazine (http://www.pv-magazine.com
magazine.com )
Weebographie
http://www.ines
http://www.ines-solaire.fr/
-
Site de l’INES :
-
Logiciel CALSOL :
http://ines.solaire.free.fr/pvreseau.php
Site gisement solaire PVGIS :
http://sunbird.jrc.it/pvgis/
Site de l’ADEME :
http://www.ademe.fr
- Site de Hespul : http://www.hespul.org/ et http://www.photovoltaique.info/
- Site de EDF (raccordement réseau) :
-
http://www.edf.com/107122i/Accueil-com/EDF
com/EDF-Service-public/les-obligations-d-achat.html
http://energies.edf.com/120016i/Accueil-fr/la--production-delectricite-EDF/solaire/solairephotovoltaique-raccorde-au-reseau.html
- Site du CLER : http://www.cler.org et site du SER : http://www.enr.fr/
- Site de outils solaire : http://www.outilssolaires.com/pv/default.htm
- Site de l’Echo du Solaire : http://www.lechodusolaire.fr/
- Espaces Info Energie : téléphone 0 810 060 050 et site : http://www.infoenergie.org/
Merci de votre attention

photovoltaïque

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