Pour être efficace et offrir le meilleur rendement, une installation solaire ne s’improvise pas.

 

Dans un contexte de maîtrise des dépenses énergétiques et de prise de conscience des enjeux environnementaux, l’énergie solaire est un marché porteur d’avenir : en toiture, façade, verrière, en garde-corps, brise-soleil… tout est aujourd’hui techniquement possible.

 

La seule contrainte, pour que le système soit efficace, est de respecter quelques règles simples de conception et de mise en œuvre :

• adapter le nombre et la surface des capteurs aux besoins à couvrir et au taux d’ensoleillement de la région (déterminé par 4 zones climatiques françaises) ;
• vérifier l’orientation des capteurs en choisissant de préférence une orientation plein sud même si les orientations sud-est et sud-ouest donnent de bons rendements ;
• faire attention au masque solaire c’est-à-dire aux ombres portées provenant des arbres ou des bâtiments alentours.

 

Concernant le photovoltaïque, un des grands enjeux est l’amélioration du rendement des cellules qui, en l’état actuel, n’atteint que 30 % et uniquement en laboratoire…

 

Ce qui n’empêche pas les industriels d’innover avec des solutions techniques qui jouent la carte de l’intégration au bâti ou de la légèreté pour se mettre en œuvre sur des toits à faible pente et limiter les renforts de charpente…

 

 

AVIS D'EXPERT

 

Germain Gouranton, Vice-président d’Enerplan en charge du photovoltaïque

 

« Il faut une une double compétence »

L’installation de capteurs solaires thermiques et photovoltaïques requiert clairement une double compétence : l’une pour la partie électrique (dans le cas d’un système photovoltaïque) ou plomberie/chauffagiste (dans le cas d’un système thermique), l’autre pour l’intégration des panneaux au bâti, en façade ou en couverture.

 

La plupart des problèmes repérés à la mise en œuvre proviennent justement du fait de cette interface entre plusieurs métiers : couvreur/ façadier + électricien ou couvreur/ façadier + chauffagiste/plombier.

 

Le professionnel installant par exemple les panneaux photovoltaïques doit donc être formé aux règles de l’Art concernant le travail en hauteur et les risques de chocs électriques. Il est donc conseillé de cumuler les deux compétences nécessaires à l’installation du système, d’autant que le marché est axé sur des solutions en intégration plutôt qu’en surimposition.

 

En mise en œuvre en toiture il faut, par exemple, insister sur la solidité de la fixation des panneaux sur la charpente, sur le remplacement systématique des liteaux ou voliges existant destinés à recevoir les panneaux, sur l’intérêt d’une conception avec une double barrière d’étanchéité, sur l’obligation de ne prévoir aucun organe de fixation dans la zone d’écoulement des eaux.

 

A noter qu’une certification / qualification Qualibat sur les systèmes photovoltaïques IAB (intégration au bâti) ou ISB (intégration simplifiée au bâti) est attendu d’ici fin 2012.

 

Solution n° 1 : Panneaux solaires photovoltaïques

 

 

Installés en toiture, façade, verrière, brise-soleil… les panneaux solaires existent dans toute une gamme d’éléments, formes, couleurs… pour convertir l’énergie solaire en électricité via des cellules semi-conductrices et un onduleur électrique.

 

Une installation photovoltaïque se compose de plusieurs modules (connectés en série) posés en surimposition ou intégrés au bâti.

 

Dans ce dernier cas, les panneaux se substituent aux éléments d’enveloppe traditionnelle (éléments de couverture ou de bardage, mur-rideau, garde-corps, allège, verrière, système d’étanchéité en toiture-terrasse…).

 

A ce titre, ils doivent donc répondre aux mêmes exigences de construction demandées à ces ouvrages et, selon la solution choisie, assurer la fonction de clos, de couvert, de sécurité, d’isolation, de protection contre le soleil.

 

L’installation fait appel à plusieurs corps de métiers : façadier / couvreur pour la pose du module et électricien pour le raccordement électrique.

 

Côté mise en œuvre, il faut porter une grande attention à l’étanchéité de la façade ou de la couverture (passage des fixations, des câbles, jonction des modules entre eux avec les éléments de couverture), au comportement mécanique des équipements (qualité et dimensionnement des supports pour assurer la résistance au vent), à la ventilation en face arrière des modules (un défaut de ventilation engendre une élévation de température des modules et une baisse de rendement).

 

Pour réduire les pertes dans le circuit, l’installation doit être conçue de façon à limiter la distance entre l’installation photovoltaïque et le poste électrique.

 

L’onduleur (qui transforme le courant continu produit par les modules en courant alternatif identique à celui du réseau) est à positionner dans un endroit accessible, sec et ventilé et dimensionné en fonction du niveau de fonctionnement requis (son implantation et son dimensionnement ayant une influence sur le rendement de l’installation).

 

Concernant le choix des matériels, il est préférable d’utiliser les kits complets proposés par les fabricants en respectant les prescriptions de mise en œuvre.

 

Intérêts :

l’intégration au bâti (en toiture et sous condition en façade) permet de bénéficier de la prime d’intégration lors de la revente de l’électricité à ERDF.

Limites :

ERDF doit rajouter un compteur spécifique de production au niveau du compteur consommateur.
 

 

Solution n° 2 : Panneaux solaires thermiques

 

 

Posés en façade ou en toiture, les capteurs solaires thermiques permettent de chauffer l’eau chaude sanitaire (CESI), voire de venir en soutien au circuit de chauffage (SSC).

Une installation solaire s’articule autour de trois éléments : les capteurs qui récupèrent l’énergie solaire et la convertissent en chaleur ; un ensemble de régulation et de circulation dans lequel va circuler un fluide caloporteur, un ballon d’eau (300, 500, 750 l…) qui va stocker l’énergie thermique ; un mitigeur thermostatique pour réguler le débit et la température de l’eau sortant du ballon ; une énergie d’appoint (intégrée ou non au ballon)  pour un complément de production d’eau chaude.

 

Où placer les capteurs ? Les capteurs se mettent en œuvre de plusieurs façons : verticalement en façade ou horizontalement en toiture montés sur un châssis de toiture (la couverture existante restant intacte) ou encore intégrés à la toiture (les capteurs remplaçant alors une partie des matériaux de couverture).

 

Parallèlement aux capteurs rectangulaires (surface moyenne 2,5 m^₂), des fabricants proposent des tuiles solaires (dont le format s’adapte aux dimensions des tuiles de leur gamme) ou encore des capteurs en tout point identiques aux fenêtres de toit. 

 

L’installation des capteurs fait appel à deux corps de métiers : le couvreur pour la pose du module capteur et le chauffagiste pour l’installation du module système avec le raccordement des panneaux au ballon de stockage et au système de régulation par l’intermédiaire d’un réseau de canalisations.

 

Lorsque les capteurs plans sont intégrés à la toiture, le couvreur doit veiller à assurer une étanchéité parfaite à l’eau et à l’air de la couverture en installant notamment des tôles périphériques d’étanchéité au pourtour du capteur et en posant un écran de sous-toiture.

 

Pour le passage des canalisations, il faut également prévoir de rajouter une tuile chatière autre que celle de la ventilation. A noter que pour faciliter la mise en œuvre, les fabricants proposent des packs “prêts-à-poser” dans lesquels tous les accessoires de montage sont prévus (éléments de fixation, accessoires d’étanchéité pour les capteurs intégrés, châssis pour les montages en terrasse ou façade…).

 

Intérêts :

une technologie bien maîtrisée pour une réponse à la carte : installation à éléments séparés (à circulation forcée autovidengeable ou avec circuit bouclé) ou en version monobloc.

Limites :

l’investissement initial reste non négligeable malgré le crédit d’impôt.

 

Quels panneaux photovoltaïques choisir ?

 

Il existe principalement deux grandes familles de panneaux solaires photovoltaïques.

1. Les panneaux solaires de silicium cristallin (monocristallin ou polycristallin) constitués de fines plaques de silicium, offrent le meilleur rendement. Ils sont donc recommandés lorsque la surface d’installation est limitée ou lorsque des zones d’ombre la restreignent. Avec un rendement de 13 à 17 %, les panneaux de silicium monocristallin sont les plus performants mais leur fabrication, délicate, les rend également plus couteux. Les plus utilisés restent les panneaux de silicium polycritallin, avec un rendement de 11 à 15 % et un coût de fabrication raisonnable.

 

2. Les panneaux “couches minces” (dont les panneaux de silicium amorphe (aSi), les panneaux à cellules Tellurure de Cadmium (CdTe) ou ceux à cellules solaires CIGS réalisées à partir d’un semi-conducteur fait de cuivre, d’indium, de gallium et de sélénium (CIGS))  fabriqués en déposant une ou plusieurs couches semi-conductrices et photosensibles sur un support de verre, de plastique, d’acier… offrent un rendement de 6 à 8 %. Ils sont donc préconisés pour des installations sans ombre. En contrepartie, leur coût est largement inférieur aux deux autres technologies.

 

Quels capteurs thermiques choisir ?

 

Deux types de capteurs sont commercialisés, capteurs plans ou, plus performant (rendement supérieur de 30 % environ) tubulaires sous vide.

1. Les capteurs plans sont constitués d’un absorbeur composé de tubes en cuivre ou en aluminium posés sur un isolant thermique et recouvert d’un verre solaire. L’ensemble est maintenu par un cadre rigide en aluminium (couleur déclinable dans la palette RAL), en fibre de verre…

 

2. Les capteurs tubes se composent d’un absorbeur placé dans un tube de verre dont l’intérieur est sous vide ce qui assure une isolation particulièrement efficace : il n’y a pratiquement pas de déperditions entre les tubes de verre et l’absorbeur.

INFOS PRATIQUES

 

Réglementation

 

Il existe un DTU pour les systèmes solaires thermiques mais pas encore pour les systèmes photovoltaïques. A noter qu’un cahier des bonnes pratiques de mise en œuvre est en cours de finalisation par le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (Cstb).

 

Cependant, pour chaque offre, solution, produit faisant appel à des composants (tailles des cellules, kit d’intégration) qui lui sont propres, il est indispensable de se référer à l’Avis technique. Dans le domaine du photovoltaïque, certains produits disposent d’un Pass’ Innovation.

 

Délivré par le Cstb, ce dispositif volontaire atteste d’une première évaluation technique du produit avant la mise en place d’une procédure d’Avis technique, assez longue.

• Photovoltaïque

  • Recommandations professionnelles de février 2011 de la Chambre Syndicale de l’Etanchéité : “Mise en œuvre traditionnelle des capteurs solaires rapportés sur revêtement d’étanchéité en toiture-terrasse”. www.etancheite.com
  • Recommandations professionnelles de juin 2009 de la Chambre Syndicale de l’Etanchéité : “Mise en œuvre de procédés d’étanchéité photovoltaïques avec modules souples”. www.etancheite.com
  • Cahier pratique de Promotelec à destination des installateurs électriques : “Installations solaires photovoltaïques”. www.promotelec.com
  • Plaquette Développement Durable de l’AQC (Agence Qualité Construction) de 2009 : “Photovoltaïque raccordé au réseau dans le bâtiment – les points sensibles en conception et mise en œuvre”. www.qualiteconstruction.com

 

• Thermique

  • DTU 65-12 (NF P 50-601), “Réalisation des installations de capteurs plans solaires à circulation de liquide pour le chauffage et la production d’eau chaude” (en cours de révision).
  • Cahier du CSTB n° 1612, “Recommandations générales de mise en œuvre des capteurs solaires semi-incorporés, incorporés ou intégrés sur une couverture par éléments discontinus”.
  • Cahier du CSTB n° 1827, “Capteurs solaires plans à circulation de liquide faisant l’objet d’un Avis technique”.

Formations

• L’association Qualit’ENR référence sur son site Internet pas moins de 150 centres de formations répartis dans toute la France. Ces centres respectent un référentiel de formation et de qualité géré par Qualit’ENR.
• Se renseigner également auprès des industriels qui accompagnent souvent leurs partenaires en les formant aux différentes techniques permettant la mise en œuvre de leurs solutions.

 

 

Source : batirama.com / Virginie Bourguet