Les panneaux photovoltaïques
La section panneaux photovoltaïque est divisée en plusieurs chapitres
bien distincts :
- Le principe de fonctionnement
- La durée de vie moyenne
- Les sortes de cellules solaires
- Le coût moyen d'une installation
- La puissance et le rendement
- L'orientation optimale
- Les primes et subsides
1. Le principe de fonctionnement
Une cellule solaire photovoltaïque se compose d'un matériau semi-conducteur
(du silicium, du germanium). Lorsqu'un semi-conducteur est exposé à la
lumière, les électrons acquièrent une énergie plus élevée, ce qui engendre
une différence de tension entre les deux contacts de la cellule solaire.
Cette différence de tension permet, par exemple, de faire fonctionner des
appareils électriques ou de charger une batterie.
2. La
durée de vie moyenne
Tout fournisseur qui se respecte donne une garantie d'au
moins 20 ans sur les cellules solaires (pas sur l'entièreté de
l'installation). On peut donc affirmer que les panneaux solaires ont une
durée de vie comprise entre 25 et 30 ans. Leur rendement diminuera bien
naturellement au cours des années, mais tout fournisseur garantit un
rendement minimum pendant la durée de vie de la cellule solaire.
3. Les sortes de cellules solaires
Nous ne prenons en
considération que les cellules solaires
payables, à usage terrestre, et non celles utilises dans le domaine de l'astronautique (qui sont des cellules
spéciales, très chères, base d'arséniure de Gallium GaAs ou de germanium Ge).
En fait, 95% des cellules solaires recouvrant les toits sont
faites de silicium cristallin (Si). Il en existe deux sortes : d'une part,
le silicium monocristallin : dans ce cas la cellule solaire est constituée
par un joli cristal. D'autre part, le silicium polycristallin : dans ce cas,
la cellule solaire se compose de plusieurs petits cristaux. Le silicium
monocristallin a un rendement commercial de 16% et est par conséquent plus
cher que le polycristallin, dont le rendement commercial est de 13%.
Quatre pourcent des panneaux solaires utilisés par des
particuliers sont constitués par du silicium amorphe. Dans ce cas, il n'est
plus du tout question de cristaux, et la structure est amorphe, autrement
dit vitreuse (tout comme le verre). Le silicium amorphe a l'avantage d'être
moins cher que le silicium cristallin, mais il a un rendement beaucoup moins
élevé. Les panneaux commerciaux ont une efficacité de 9 à 10%.
Le pourcent restant est représenté par des cellules dites
à
film mince. Celles-ci sont meilleures marchés, mais leur rendement est
moins bon.
4. Le coût
moyen d'une installation
Le coût d'une installation provient principalement du prix
d'achat des modules photovoltaïques. Cependant, les prix peuvent varier
fortement en fonction du mode d'intégration architecturale choisi, du choix
de la structure (fixe ou mobile), du raccordement au réseau ou non, de la
taille de l'installation.
De façon générale, une installation
photovoltaïque de 3 k Wp = 30 m² de panneaux solaires, et coûte environ
22.500 € HTVA. Il s'agit ici du prix de l'installation complète, comprenant
les inverters, le câblage et le raccordement. Cela équivaut donc à environ
750 € par m² HTVA.
Un k Wp (= 10 m² de panneaux solaires) produit en moyenne
environ 850 k Wh d'électricité, par conséquent, une installation
photovoltaïque de 3 k Wp de cellules solaires génère en moyenne 2.550 k Wh.
Chaque mètre carré de panneau solaire génère donc
annuellement 85 k Wh.
5. La
puissance et le rendement
La puissance électrique des panneaux photovoltaïques
s'exprime généralement en watt pleine charge ou kilowatt pleine charge
(1 kilowatt pleine charge équivaut à 1.000 watts pleine charge). Des
panneaux solaires ayant une capacité de 1 kilowatt pleine charge (1 kWp)
ont une puissance de 1 kilowatt dans le cas d'une incidence solaire
perpendiculaire de 1.000 Watts par mètre carré.
La réalité quotidienne est cependant différente ! Ne vous
attendez pas, en installant par exemple un panneau solaire de 3 kilowatts
pleine charge, que celui-ci générera en moyenne une puissance de 3 k W
d'électricité. Votre panneau solaire ne produira 3 k W que si l'incidence
solaire s'élève à 1.000 Watts par m², ce qui ne se produit que quelques fois
par an !
La production annuelle moyenne d'électricité fournie par 1
kWp de panneaux solaires en Belgique ou aux Pays-Bas est d'environ 850
kilowattheures (k Wh).
6. L'orientation optimale
Des cellules solaires ayant une orientation fixe captent constamment
différentes densités d'énergie, selon le mouvement quotidien et annuel du
soleil dans le ciel. En prenant la moyenne durant le jour et la nuit, et
durant l'hiver et l'été au cours d'une année, nous obtenons l'incidence
solaire moyenne.
Les panneaux solaires sont orients de façon optimale :
-
Dans le cas d'un rayonnement solaire direct :
Le panneau doit
être orienté vers le sud (donc azimut A = 180).
L'inclinaison des cellules solaires n (donc le plus souvent du toit) sera un
angle de compromis entre b-e et b+e , b étant la latitude géographique de l'endroit où l'on installe le panneau solaire (par ex. pour
la Wallonie : b = 51) et e étant l'écliptique (= 23,5).
Des calculs ont
démontré que pour la Belgique
et les Pays-Bas, l'inclinaison
optimale est n = 37 (pour le rayonnement solaire direct).
Dans le cas d'un panneau orienté de façon optimale, l'apport que fournit la
lumière directe à une incidence moyenne, est de 59 W/m dans nos contrées.
-
Dans le cas d'un rayonnement solaire diffus :
Le mieux est d'orienter le panneau solaire vers l'entièreté de la voûte
céleste, c'est-à-dire qu'il sera disposé horizontalement (donc n = 0 et A est
sans importance).
L'apport maximal fourni par la lumière diffuse dans le cas d'un panneau
orienté de façon optimale s'élève à 67 W/m pour notre région.
-
Pour tout type de lumière :
Dans un climat belge, l'apport fourni par le rayonnement direct
et diffus est pratiquement identique. Par conséquent, l'orientation idéale
sera un compromis entre les deux cas ci-dessus.
Par exemple, pour
une latitude de 51 (Wallonie), cela signifie :
A = 180 (=
orienté vers le sud)
n = 35 (= inclinaison du toit).
En
moyenne, l'incidence solaire est de 123 W/m (= 58 W/m direct + 66 W/m
diffus) (en moyenne jour et nuit, t et hiver).
Est-ce grave si vos panneaux solaires ne sont pas parfaitement orientés ?
Non, une déviance de 30° dans n'importe quelle direction ne constitue qu'une
perte maximale de 8 W/m, ce qui représente environ 7% de moins que le
rendement maximum. Cela vaut donc la peine d'installer des panneaux
solaires, même si le toit n'est pas parfaitement orienté vers le sud ou qu'il a une inclinaison
inferieure ou supérieure à 35° !
7. Les
primes et subsides à
l'installation
Si votre centrale solaire remplit
certaines conditions, vous avez droit des subsides :
-
Pour toute installation de panneaux solaires
photovoltaïques, une r����duction d'impôt de 40% du montant des travaux est
accordée par le Ministre des Finances, avec un montant plafonné par
période imposable et par habitation. Pour les dépenses payées en 2007 :
plafond maximum de 3.380 € pour les constructions et acquisitions
d'habitations neuves comme pour les rénovations totales ou partielles.
Par ailleurs, il est possible de répartir ses travaux sur plusieurs
années, au quel cas la réduction d'impôt est accordée pour chaque année
fiscale.
-
Prime de la Région wallonne :
L'installation de panneaux solaires photovoltaïques ne fait pas l'objet
d'une prime de la Région wallonne, mais celle-ci a mis en place un
mécanisme des certificats verts qui permet d'obtenir une aide
financière à
la production d'électricité verte durant plusieurs années.
La CWaPE peut octroyer des certificats verts pour l'électricité produite
à partir de panneaux solaires photovoltaïques. Un certificat vert sera
octroyé à chaque MWh électrique net produit. Dans les conditions
d'ensoleillement rencontrées en Belgique, il faut compter qu'une
installation de 10 m² produira plus ou moins 1 MWh/an et recevra donc 1
certificat vert par an. Pour pouvoir bénéficier des certificats verts,
l'installation doit disposer d'un certificat de garantie d'origine
délivré par un organisme de contrôle agréé par le Ministre wallon ayant
l'énergie dans ses attributions. Le certificat de garantie d'origine
atteste que les comptages d'énergie sont conformes aux exigences du code
de comptage de l'électricité verte. Il faut introduire un formulaire de
demande préalable d'octroi à la CWaPE (disponible sur le site Internet
de la CWaPE) et joindre en annexe le certificat de garantie d'origine
délivré par l'organisme agréé. Après acceptation de cette demande, vous
obtenez le droit de recevoir des Certificats Verts. Chaque trimestre,
les relevés de comptage de l'énergie produite doivent être transmis à la CWaPE. Celle-ci va calculer le nombre de certificats verts auxquels vous
avez droit pour la période considérée. Un extrait de compte vous est
transmis dès que l'octroi est au minimum égal à 1 certificat vert ;
chaque trimestre la note de calcul vous est transmise. Dès réception de
votre premier extrait de compte reprenant le nombre de certificats verts
en votre possession, deux cas de figures sont possibles :
(A). Soit l'installation a moins de 10 ans d'existence :
Dans ce cas, le gestionnaire du
réseau de transport (GRT), Elia, a
l'obligation de vous acheter les certificats verts qui vous ont été
octroyés (A.R. du 16/07/2002) au prix fixe de 150 € / MWh.
(B).
Soit l'installation a plus de 10 ans d'existence :
Dans ce cas, vous ne pouvez plus faire appel
à l'obligation d'achat à
charge d'Elia mais vous pouvez toujours vendre les certificats verts au
prix du marché à un fournisseur ou un gestionnaire de réseau de
distribution (GRD). Le prix moyen en 2005 était de 92 € (un prix moyen
est régulièrement mis à jour sur le site Internet de la CWaPE).
Revalorisation des certificats verts photovoltaïques dans le plan
SOLWATT :
Concrètement, si vous installez moins de 5 kWc, toute votre production
donnera bientôt droit à 5 Certificats Verts/MWh revendables sur le
marché wallon (prix moyen de vente actuel 90 € / certificat), soit un
revenu supplémentaire d'environ 450 €/MWh pour la production
d'électricité issue des 5 premiers kWc d'une installation
photovoltaïque.
Si vous dépassez 5 kWc, le calcul se fera au pro-rata de la puissance
totale :
La production provenant des 5 premiers kWc donnant droit sous peu
à 5
certificats verts/MWh revendables sur le marché wallon (environ 90
€ / certificat) ;
La production issue des kWc supplémentaires donnant droit
à 1 certificat
vert/MWh revendable à Elia au prix forfaitaire de 150 € / certificat.
Il faut savoir que 5 kWc
installés permettent de produire bien plus que
la consommation moyenne d'un ménage wallon.
Remarque importante
: Cette revalorisation du mécanisme des certificats pour le
photovoltaïque n'est pas encore en application. Des nombreuses étapes
doivent encore être franchies : plusieurs lectures au Gouvernement
wallon, avis de différents organismes, etc.
-
Bruxelles :
Système photovoltaïque pour la production d'électricité : - 50%, max.
3.000 €.
Qui peut introduire une demande de prime ?
Chaque personne privée (personne physique) qui dispose d'un droit réel
sur une habitation dans la Région de Bruxelles-Capitale, à savoir : les
propriétaires, les usufruitiers et les nus-propriétaires ; les
locataires d'une habitation de la Région de Bruxelles-Capitale, en
faveur de cette habitation. Pour entrer en ligne de compte pour une
prime, les appareils, matériels ou installations doivent être installés
dans une habitation qui se trouve sur le territoire de la Région de
Bruxelles-Capitale
Sans ces subsides, il ne serait pas avantageux d'installer des modules
solaires sur son toit. Grâce à ces subsides, une telle installation est
financièrement intéressante, à condition de les entretenir (ce qui
implique que vous nettoyez chaque année les panneaux, et évidemment que
vous veillez à les remplacer, au cas où par exemple votre inverter est
défectueux). Et, argument non négligeable, vous produisez de
l'électricité verte !
Remarque : l'installation de panneaux solaires donne droit
à un taux de
TVA réduit de 6%.
