Kit photovoltaïque (kit PV)

Le kit PV, via les cellules photovoltaïques installées sur les panneaux solaires, transforme l’énergie de rayonnement solaire en énergie électrique. Les photons contenus dans la lumière émise par le soleil réagissent avec les cellules photovoltaïques (constituées de silicium pour 95% des panneaux photovoltaïques) disposées sur les panneaux solaires pour déplacer des électrons et ainsi produire de l’électricité (schéma ci-dessous). La mise en série de ces panneaux permet d’obtenir un courant électrique continu qui est par la suite converti en courant alternatif, compatible avec l’installation électrique, par un onduleur. L’électricité ainsi produite permet d’alimenter les appareils électriques de la maison.

Pendant la phase d’utilisation (hors fabrication et fin de vie), l’énergie photovoltaïque est une énergie renouvelable et non polluante : l’énergie solaire est illimitée et la production d’électricité photovoltaïque n’émet pas de gaz à effet de serre et n’entraine aucune perturbation pour l'environnement de proximité. Le temps de retour énergétique d’un panneau solaire, c'est-à-dire le nombre d’années pour compenser l’énergie nécessaire à sa fabrication, son transport, son installation et son recyclage, est estimé entre 1,9 et 3,3 ans¹. En France, les fabricants d’onduleurs et de panneaux PV sont soumis depuis 2005 et 2012 à la D3E. L’association SOREN (anciennement PV Cycle France), éco-organisme agréé par les pouvoirs publics, assure l’ensemble des processus de collecte, enregistrement, transport et recyclage des panneaux PV usagés.

¹ Etude Hespul, Systèmes photovoltaïques : fabrication et impact environnemental, Juillet 2009.

Le kit photovoltaïque permet de produire de l'électricité renouvelable qui est produite est en priorité et majoritairement autoconsommée dans le logement (électroménager, éclairage, informatique, etc.). Lorsque la demande est inférieure à la production, le surplus d’électricité produite peut être réinjecté sur le réseau ; la revente de ce surplus ne serait pas rentable étant donnés les frais de raccordement et le coût de l’abonnement pour l’injection électrique.

Le kit se compose :

• De panneaux ou tuiles photovoltaïques : dans le cas de panneaux, l’électricité continue est transformée en courant alternatif par des micro-onduleurs directement intégrés aux panneaux ; dans le cas de tuiles PV, un unique onduleur central permet de transformer l’électricité
• D’un compteur pour visualiser la production électrique
• D’un parafoudre et d’un disjoncteur
• D’une connectique onduleur-tableau électrique (câble AC)

Des études ont montré qu’à l’échelle d’une maison, la production de 2 à 3 panneaux (soit 500 à 750 Wc) photovoltaïques était majoritairement autoconsommée par les appareils électriques (réfrigérateur, auxiliaire, éclairage box internet, appareils en veille ...). Cette solution génère ainsi de 60 à 200€ d’économie par an sur la facture d’électricité, suivant le nombre de panneaux et la localisation de l’installation.

Un kit photovoltaïque est facilement modulable, et la taille de l’installation peut être ajustée en fonction des besoins en électricité et de l’ensoleillement du logement, en jouant sur le nombre de panneaux installés.

Le rendement d’un panneau photovoltaïque varie fortement d’un constructeur à l’autre et est également fonction de l’inclinaison du panneau et de l’ensoleillement du bâti.

Une étude de dimensionnement pourra permettre d’optimiser la surface de ceux-ci en fonction de l’objectif recherché.

Pour une puissance installée entre 250 Wc et 750 Wc environ, l’électricité photovoltaïque sera le plus généralement entièrement autoconsommée : en effet, la production PV sera le plus souvent inférieure au talon de consommation d’électricité domestique du logement.

Une étude menée en 2013 par le Lab Crigen d’Engie a permis d’estimer la part autoconsommée dans une maison, de différents systèmes photovoltaïques (1 panneau de 250 Wc, 2 panneaux soit 500 Wc, 10 tuiles de 66 Wc soit 660 Wc) et sur 3 zones climatiques (H1a, H2b et H3).

Le profil des consommations d’électricité spécifiques d’une maison de 120 m² a été reconstitué à partir des données issues d’une campagne de tests portant sur 40 maisons individuelles (MI) alimentées au gaz (chauffage + ECS + cuisson). Durant cette expérimentation, seule la consommation électrique totale a été mesurée. Cette dernière englobe potentiellement tous les usages électriques hors chauffage, ECS et cuisson.

L’étude a permis de conclure qu’à l’échelle annuelle, quelle que soit l’offre PV étudiée, la totalité de la production d’électricité est autoconsommée par une MI de 120 m².
Comme le montrent les graphiques ci-dessus, l’étude journalière confirme que le logement étudié est en autoconsommation complète quelle que soit l’offre PV, et quelle que soit la zone climatique considérée.

L’ajout d’un 4ème panneau photovoltaïque sur la toiture d’une maison individuelle de 120 m² permettait potentiellement de dépasser les besoins électriques en propres de la maison. Mais le surplus d’électricité produit, et injecté sur le réseau, ne peut être valorisé financièrement qu’à condition de raccorder l’installation au réseau public et de louer un compteur supplémentaire. Cette opération coûteuse n’est pas rentable en raison du peu de surplus d’électricité produit sur une année.

Les principales étapes de mise en œuvre du kit PV sont les suivantes :

• Pose des tuiles PV ou des panneaux PV par le couvreur ou un installateur dédié
• Pose des accessoires électriques et raccordement au tableau électrique par l’électricien

Les panneaux photovoltaïques peuvent être installés de deux façons différentes sur le bâtiment :

• en surimposition : les panneaux sont alors fixés sur la toiture existante et n’assurent pas l’étanchéité des toits,
• avec intégration au bâti : les panneaux sont alors directement montés sur la charpente et garantissent l’étanchéité de la toiture.
• en brise-soleil : les panneaux sont installés sur la façade extérieure en avant des baies vitrées et permettent de les protéger de l'exposition solaire.
• sur bac ou châssis : les panneaux sont montés sur un châssis incliné. Ce type de pose est généralement adapté aux toitures-terrasse.

Dans les deux cas, afin de maximiser le rendement des panneaux photovoltaïques, ces derniers doivent idéalement être orientés sud et dotés d’une inclinaison de 30 % environ.

Une fois les panneaux photovoltaïques installés sur la toiture, le disjoncteur et le tableau électrique sont à installer dans la maison et à raccorder aux panneaux.
Afin de raccorder les panneaux photoviltaïques au tableau électrique, un passage à travers la toiture est à prévoir, au moyen d’une tuile châtière ou via la traversée d’un écran de sous-toiture.

L’installation doit être déclarée au gestionnaire du réseau public d’électricité. Il est pour cela nécessaire de transmettre à ERDF un formulaire spécifique (ERDF-FOR-RAC_22E : « demande de raccordement d’une installation de production injectant par onduleur et de puissance de raccordement inférieure ou égale à 36kVA »). Pour bénéficier du tarif d’achat, il faut également installer un compteur d’injection ou utiliser le compteur Linky lorsqu’il est déjà installé.

L’installation d’un kit PV nécessite en moyenne moins d’une journée.

L’offre a été conçue de manière à ce que le maitre d’ouvrage n’ait pas à devenir ensemblier. Le maître d’ouvrage se fait livrer un kit complet comprenant les panneaux photovoltaïques, l’onduleur et le boitier électrique.

Afin de maximiser la production électrique, un nettoyage régulier des panneaux ou tuiles PV est préconisé, bien qu’aucune opération de maintenance ne soit obligatoire.

Un remplacement de l'onduleur est à prévoir en moyenne tous les 10 ans environ. Sa durée de vie moyenne varie de 8 à 12 ans, mais il peut parfois être endommagé à cause de surtensions remontant par le réseau (foudre tombant à proximité).

Les panneaux solaires photovoltaïques sont classifiés comme DEEE (Déchets d'Equipements Electriques et Electroniques) depuis le 23 août 2014 et doivent donc être soumis aux obligations de recyclage afférentes.

Le prix cible d’un kit PV se situe entre 1500 et 2000€ HT fourni posé. Ce prix varie en fonction de la marque, du volume de vente et du coût de la pose.

• Imerys
• Systovi
• Solar Fabrik
• Terreal
• Viessmann