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• Combien ça coûte?
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Le rayonnement solaire est un apport énergétique dispensé quotidiennement, dont l'intensité varie selon le lieu, l'heure du jour, la saison et les conditions climatiques. Mais même dans des zones à faible ensoleillement comme en Europe du Nord, le gisement solaire est considérable.

En Belgique, une surface horizontale d'un mètre carré reçoit, par an, une quantité d'énergie de 1000 kWh environ - soit l'équivalent de 100 litres de fuel.

Ce qui représente, rapporté à la superficie totale de la Belgique,RR

• environ 2.600 millions de tonnes équivalent pétrole,
• soit 50 fois la consommation énergétique nationale.

(source : Prof. J. Bougard)

L'énergie solaire est donc présente partout, propre, et gratuite. Cependant, pour être convertie en électricité, elle nécessite un appareillage de haute technologie.

Les matériaux semi-conducteurs ont la propriété de transformer la lumière en électricité. C'est ce qu'on appelle l'effet photovoltaïque. Le silicium, élément très répandu, est le semi-conducteur utilisé dans la quasi-totalité des cellules produites jusqu'à maintenant. Sous trois formes : monocristallin, polycristallin et amorphe.

Ce sont les cellules au silicium monocristallin qui offrent le meilleur rendement (15%), suivies par celles au silicium polycristallin (12%). Le rendement des cellules au silicium amorphe ne dépasse pas 9% et diminue sensiblement avec le temps.

Les cellules, combinées en série et en parallèle pour obtenir la tension et l'ampérage voulu, sont encapsulées entre une plaque de verre et un coffrage métallique pour former des "modules" photovoltaïques. Cependant, depuis peu, les cellules peuvent également être intégrées dans la structure même d'un bâtiment : entre des parois vitrées, ce qui permet de créer des jeux d'ombre en fonction de l'espacement des cellules, ou dans des tuiles du toit. Ceci offre aux architectes de nouvelles possibilités esthétiques.

Ces modules, appelés plus couramment panneaux ou capteurs convertissent donc directement, et sans pièce mobile, l'énergie solaire en électricité. Leur rendement énergétique, de 10 à 15 % actuellement, n'est pas du tout ridicule lorsqu'on sait que

• celui d'une centrale thermique traditionnelle, brûlant du charbon ou du fioul, ne dépasse guère 35% ;
• celui d'un groupe électrogène tourne autour de 25%.

Le développement de cette filière n'est donc pas freiné par son rendement mais par son coût.

Le rayonnement solaire utilisable étant intermittent, pour obtenir de l'électricité au moment où on le désire, il faut avoir recours :

• soit à un système de stockage,
• soit à un générateur d'appoint (éolienne, groupe électrogène…),
• soit à la fois à un système de stockage et à un générateur d'appoint (exemple : batteries + éolienne),
• soit à une connexion au réseau.

Le système autonome (3 premières solutions) convient particulièrement pour des endroits où le besoin en énergie est réduit et où le raccordement au réseau est impossible, difficile à réaliser ou trop cher. Il se compose :

• du ou des module(s) PV,
• d'un accumulateur,
• d'un régulateur, qui protège l'accumulateur par le contrôle de son chargement et de son déchargement.

Une installation autonome nécessite un système de stockage. En effet, il est rarement possible de produire exactement la quantité d'énergie dont on a besoin au moment où on en a besoin. Les accumulateurs les plus répandus pour l'instant, et les plus accessibles au grand public, sont les batteries au plomb. Malgré leur ressemblance, il ne faut pas les confondre avec des batteries de voiture : celles-ci sont conçues pour fournir une quantité de courant importante pendant un temps très court (le démarrage), alors que les batteries pour installations électriques autonomes doivent fournir un courant faible sur une longue période. Les batteries adaptées à la production photovoltaïque ont cependant un rendement assez faible, 50% environ, et doivent être remplacées après une demi douzaine d'années. Par ailleurs, elles contiennent des substances dangereuses pour l'utilisateur - de l'acide sulfurique - et l'environnement - du plomb. Leur fabrication, qui nécessite une forte consommation d'énergie, leur retraitement et leur élimination entraînent donc une pression environnementale importante. Pour toutes ces raisons, on peut dire que leur éco-bilan est plutôt négatif. Dès lors, elles ne se justifient qu'en site isolé, où le raccordement au réseau entraînerait des frais largement supérieurs à l'installation d'un système autonome. De nouveaux types de batterie apparaissent aujourd'hui, plus intéressants mais encore très chers1.

L'autre possibilité consiste donc à raccorder son installation au réseau : vous prenez du courant sur le réseau dès que votre production électrique est inférieure à votre consommation et, inversement, vous injectez sur le réseau sitôt qu'elle est supérieure. Cette option simplifie le problème du dimensionnement et élimine celui du stockage. Mais elle implique que l'installation réponde à certaines conditions techniques - de compatibilité et de sécurité - définies en Belgique par Synergrid, la fédération belge des gestionnaires de réseau d'électricité et de gaz (document C10/11). Ces conditions réunies et après avoir averti le gestionnaire de votre réseau de distribution, vous pourrez réduire votre facture d'électricité.

1 Les fournisseurs de matériel photovoltaïque sauront vous conseiller.

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Combien ça coûte ?

Le prix d'un système photovoltaïque raccordé au réseau est aujourd'hui de 8,5 € par Wattcrête (Wc). Un système d'une puissance d'1 kWc, qui comprend ±9 m2 de capteurs, revient donc à 8500 € (340.000 FB), pose et TVA comprises, hors aides publiques. Dans le cas d'un système autonome, dont le rendement est plus faible (à cause des batteries), on prévoira une puissance un peu supérieure (x 1,25). Par ailleurs, pour ces systèmes, le prix du Wc se situe plutôt autour de 11 €.

La puissance-crête (exprimée en Wattcrête, Wc, et en Wattpeak en anglais, Wp) est définie comme la puissance électrique maximale qu'une cellule photovoltaïque peut fournir dans des conditions standard de test (STC), c'est à dire avec :

• une irradiation de 1.000 W/m2,
• un rayon incident à 90°,
• une température ambiante de 25°C.

Il est clair que ces conditions standard sont rarement réunies. En Belgique, l'énergie moyenne fournie annuellement par un système d'1 kWc est de 800 kilowattheures (kWh). Cette production est naturellement très inégalement répartie : elle varie de 0,6 kWh par jour en moyenne en décembre à 4,1 kWh en juin.

Considérant que la consommation électrique standard d'un ménage wallon est de 4000 kWh par an, il faudrait, pour la couvrir, un système raccordé au réseau de 5 kWc, ce qui représente un investissement de l'ordre de 42.500 €, ou un système autonome de 6,25 kWc pour un montant de 68.750 € (à 11 €/Wc).

Ceci étant posé, il est nécessaire d'insister sur le fait que, en réalité, le recours à l'énergie photovoltaïque ne se conçoit pas sans une réduction et l'optimalisation de la consommation électrique. Ceci implique :

• d'une façon générale, la conception et la construction - ou la rénovation - des bâtiments de façon qu'ils aient des besoins énergétiques limités ;
• l'utilisation d'appareils peu énergivores : ceux qui ont la plus faible consommation électrique sont les appareils qui fonctionnent en courant continu (ils couvrent un grand nombre d'applications : froid, télévision, télécommunication, etc.)2;
• un fonctionnement rationnel dans le temps3.

Une telle démarche a pour conséquence de réduire très sensiblement les chiffres donnés plus haut sur la consommation moyenne d'un ménage, et donc la taille du système photovoltaïque capable de la couvrir.

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En conclusion

Les panneaux photovoltaïques produisent de l'électricité qui peut être utilisée pour toutes sortes d'usage. En système autonome, les applications concernent principalement l'éclairage, les télécommunications et le fonctionnement des appareils électroménagers. Parfois les panneaux photovoltaïques peuvent être reliés directement à un appareillage spécifique, comme par exemple des calculatrices, des horodateurs, des balisages ou des appareils de pompage. Si le panneau n'est pas relié à une batterie, le système ne fonctionnera que lorsque le soleil brille.

En l'absence de dispositifs financiers ou fiscal suffisamment incitatifs (spécialement pour les particuliers), le prix encore très élevé de la technologie photovoltaïque montre qu'elle doit être envisagée pour viser l'autonomie électrique essentiellement dans les cas où il reviendrait plus cher de faire raccorder le site au réseau. Ou, pourquoi pas dans un certain nombre de situations, comme l'exemple d'une démarche plus responsable.

Cependant, on fera remarquer que le caractère modulaire d'une installation photovoltaïque permet d'étaler l'investissement par une couverture progressive des besoins électriques ou d'adapter facilement celui-là à leur augmentation.

2 Ils sont vendus par les fournisseurs de matériel photovoltaïque.
3 Cellules solaires - Les bases de l'énergie photovoltaïque, A. Labouret et alt. - Dunod, 2001 (ISBN 2-10-005734-0).

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SoDa
Le service SoDa offre un point d'accès unique à un ensemble d'informations ayant trait au rayonnement solaire et à ses usages. Il ne s'agit pas d'une base de donnée, mais d'un système intelligent qui construit des liens vers d'autres services (appelés ressources) situés dans différents pays : base de données sur le rayonnement solaire, services de prévision météorologique, outil de simulation de l'irradiation dans différentes conditions météorologiques, éclairage naturel, etc.

Passeurs d'énergie
Des particuliers présentent leur installation.

BDPV
Une autre intéressante base de données d'installations photovoltaïques françaises et belges, qui offre des outils de localisation, de suivi et de comparaison des diverses productions pondérées en fonction de la latitude et du type de modules utilisés.

IEA PVPS-task 7 project & product browser
Une autre base de données de plus de 400 exemples d'installations photovoltaïques intégrées au bâti, développée par le programme "Photovoltaic power systems in the built environment" de l'Agence internationale de l'Energie. Classées par pays, en fonction de l'élément de l'enveloppe utilisé, par marque, etc.

Logiciels de simulation et dimensionnement
Une dizaine de logiciels répertoriés par l'INES, Institut français de l'énergie solaire.

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En Région Bruxelloise

1. Annuaire du photovoltaïque / Gids van fotovoltaïsche installateurs
   Annuaire des acteurs de l'énergie photovoltaïque actifs en Région Bruxelloise (classés par code postal) Lijst van de fotovoltaïsche energieacteurs die in het BHG actief zijn (per postcode ingedeeld)
   (40 Ko, Edition le 30-04-2010)
2. Guide administratif et technique pour l’installation de panneaux photovoltaïques en Région bruxelloi
   Guide administratif et technique pour l’installation de panneaux photovoltaïques en Région bruxelloise.
   (0 Ko, Edition le 01-07-2008)
3. Administratieve en technische gids voor de installatie van fotovoltaïsche zonnepanelen in Brussels g
   Administratieve en technische gids voor de installatie van fotovoltaïsche zonnepanelen in Brussels gewest.
   (0 Ko, Edition le 01-07-2008)
4. Info fiche : Les systèmes photovoltaïques
   
   (387 Ko, Edition le 30-01-2008)
5. Info fiche : La Rentabilite d'un projet Energie Renouvelable
   
   (391 Ko, Edition le 30-01-2008)

En Région Wallonne

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