TOUTE LA LUMIERE SUR LE PHOTOVOLTAIQUE
INFO 2011: LES PRIX D'INSTALLATION SONT A LA BAISSE!
L’électricité photovoltaïque
est un procédé résultant de la transformation du rayonnement solaire en énergie électrique par le biais de cellules photovoltaïques. A l’origine, les cellules photovoltaïques ont été développées pour électrifier des appareils scientifiques lointains (satellites, station spatiales, etc.), puis les installations hors du réseau de distribution électrique dites « en site isolé » : chalet d’altitude, bouée en mer, protections cathodiques des oléoducs, etc. Et ce n’est que depuis peu qu’elles se développent sur les toits des constructions, avec comme finalité la réduction de la consommation des énergies fossiles.
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Les cellules photovoltaïques sont constituées de plusieurs couches. La couche supérieure est composée de silicium dopé par un élément contenant plus d’électron que lui. Cette couche contient donc plus d’électron qu’une couche de silicium pur. Elle est appelée semi conducteur de type N.
La couche inférieure est composée de silicium dopé par un élément contenant moins d’électron que lui et donc moins d’électron qu’une couche de silicium pur. Elle est appelée semi conducteur de type P.
La mise en contact de ces deux couches met en place une jonction PN qui permet le passage des électrons d’une couche à l’autre. Lorsque la lumière (les photons plus particulièrement) arrive sur le module photovoltaïque, il se crée un apport d’énergie qui arrache un électron de la couche N. Celui ci vient ensuite se placer dans la couche P. En conséquence, les charges à l’intérieur de la cellule sont modifiées. Des électrodes sont placées sur les couches, la cathode (pôle positif) est située au dessus de la couche N et l’anode au dessous de la couche P. Il y a alors création d’une différence de potentiel électrique (tension) et formation d’un courant électrique.
LES DIFFERENTES CELLULES PHOTOVOLTAIQUES
Il existe différents types de cellules photovoltaïques permettant de générer de l’électricité à partir du rayonnement solaire. Chaque type de cellule possède des particularités bien spécifiques tant en ce qui concerne la fabrication que l’utilisation.
· Les cellules monocristallines
Ces sont des photopiles de la première génération. Elles ont un rendement de 12 à 16 % mais la méthode de production est laborieuse, difficile et donc très couteuse car il faut une grande quantité d’énergie pour obtenir du cristal pur.
Les cellules sont soit rondes soit presque carrées et, vues de près, présentent une couleur uniforme.
· Les cellules multicristallines
Elles sont élaborées à partir d’un bloc de silicium cristallisé en forme de cristaux multiples. En les observant de près, on peut apercevoir les orientations différentes des cristaux (tonalité différentes). Ces cellules ont un rendement moindre (de 11 à 13 %), mais leur coût de production est m oins élevé que celui des cellules monocristallines.
· Les cellules amorphes
Nettement moins coûteuse à la production, elles n’offrent qu’un rendement de 6 à 9 % selon les modèles. Cette technologie permet d’utiliser des couches très minces de silicium, appliquées sur des vitres, du plastique souple ou du métal, par un procédé de vaporisation sous vide ; C’est le silicium amorphe qu’on trouve le plus souvent dans les petits produits de consommation comme les calculatrices et les montres, mais aussi plus récemment pour la ouverture des toits sur les grandes surfaces.
D’autres technologies à couches minces, comme le CIS (cuivre-Indium-Sélénium) ou CdTe (tellure de cadmium) permettent le captage de différentes fréquences du spectre lumineux, augmentant le rendement jusqu’à 12 %.
Les différents systèmes photovoltaiques
Nous pouvons distinguer trois types de systèmes photovoltaïques qui présentent chacun des particularités bien spécifiques.
· L’électrification de sites isolés
Certains sites (habitations ou autres) ne sont pas, ou ne peuvent pas, être raccordés au réseau public de distribution électrique, pour des raisons techniques ou économiques. Dans ce cas, un système solaire photovoltaïque composé de panneaux solaires, régulateur, onduleur et batterie peut assurer le fonctionnement de certains appareils peu gourmands en énergie (comme par exemple des luminaires, un réfrigérateur, un téléviseur…)
· Le photovoltaïque raccordé au réseau avec revente de surplus
Pour une installation disposant du réseau de distribution électrique, il est également possible de consommer l’énergie solaire créée par son installation photovoltaïque.
En revanche, contrairement au site isolé, l’utilisation de batterie ne sera pas nécessaire étant donné que le réseau fera office de stockage d’énergie en cas de surplus et de générateur en cas de manque d’énergie électrique. C’est pour cela qu’une telle installation doit comporter deux compteurs électriques en série : un compteur de production (revente de l’énergie à EDF) et un compteur de consommation.
· Le photovoltaïque raccordé au réseau
avec revente totale de la production
Actuellement, le prix de vente de l’électricité photovoltaïque est supérieur au prix d’achat de l’électricité du réseau. Donc, un particulier avec une installation photovoltaïque raccordée au réseau a tout intérêt à revendre la totalité de sa production, et à acheter l’électricité dont il a besoin.
De ce fait, le retour sur investissement sera plus intéressant qu’avec une installation avec revente de surplus.
Le rayonnement solaire en France
En France métropolitaine, la puissance de rayonnement solaire perçue par une surface horizontale de 1m² s’élève à 1000 Watt environ. Le rayonnement global perçu par cette même surface de 1m², c'est-à-dire la quantité d’énergie du rayonnement solaire cumulée sur l’année, diffère selon les régions, mais est globalement compris entre 1000 kWh/m² par an à Paris et 1200 kWh/m² dans le sud. Si le rayonnent est généralement plus important dans le sud que dans le nord, certaines régions septentrionales bénéficient toutefois d’un ensoleillement plus élevée que la moyenne sur le territoire français. Dans la moitié nord de la France, une orientation et une inclinaison optimale devrait produire environ 1000 kWh/kWc (kilo watt crête) par an et jusqu’à 1200 KWh/kWc dans les lieux très ensoleillés.
Les données annoncées ci-dessus se rapportent à des moyennes effectuées sur plusieurs années. Plus concrètement, la production annuelle d’une installation photovoltaïque peut varier plus ou moins de 10% par rapport aux valeurs annoncées. Les productions annuelles des installations solaires comportent également des disparités saisonnières. Elle fluctue également selon les saisons : les trois quarts de la production annuelle sont des effets réalisés durant les 6 mois les plus chauds de l’année.
Les unités utilisées
La puissance d’un élément photovoltaïque s’exprime en watt crête (Wc). Elle équivaut à la puissance électrique fournie pour un ensoleillement de 1000 W/m² et une température ambiante de 25°C. Son multiple est le kilowatt crête (kWc) = 1000 Wc. La puissance d’un panneau photovoltaïque correspond au produit de la tension générée – exprimée en volt (V) – par l’intensité du courant générée, exprimée en ampère (A). En première approximation, un module photovoltaïque de 1 m² délivre une puissance de 100 Wc.
L’énergie électrique fournie par un élément photovoltaïque s’exprime en kilowattheure (kWh). Elle correspond au produit de la puissance par la durée de fonctionnement à cette puissance. Ainsi, 1 kWh équivaut à une puissance de 1 kWh fourni pendant 1 heure. Il existe un moyen de comparer toutes les installations entre elles même si elles n’ont pas la même puissance. Il suffit pour cela de faire le rapport kWh/kWc, ce qui correspond par exemple pour une installation offrant une énergie électrique de 4500 kWh de production et une puissance de 5 kWc, à un rapport de 900 kWh/kWc. Cette opération est à réaliser pour toutes les installations à comparer.
Les aides pour le photovoltaîque
Indépendamment des tarifs de rachat fixés par les pouvoirs publics, l’aide financière principale pour l’installation de générateurs photovoltaïque connectés au réseau électrique français est le crédit d’impôt. Celui-ci représente 11% du montant de l’investissement en fourniture du système photovoltaïque, en étant plafonné à 8000 € pour un couple. Ce montant est majoré de 400 € par personne à charge. Certaine régions et communes proposent en outre des aides supplémentaires.
Afin de bénéficier du crédit d’impôt, il faut répondre à au moins une des deux conditions suivantes :
_ soit l’installation photovoltaïque est inférieure à 3 kWc.
_ soit pour une installation supérieure à 3 kWc, la consommation électrique de l’habitation principale est supérieure à la moitié de la capacité de production du système photovoltaïque.
Par ailleurs, la TVA à taux réduit (5.5%) sur un logement de plus de 2 ans s’applique aux installations photovoltaïques raccordées au réseau d’une puissance inférieure ou égale à 3 kWc.
Concernant les installations photovoltaïques supérieures à 3 kWc, aucun crédit d’impôt n’est accordé et la TVA est fixée à 19.6% dans tous les cas. Seules les aides de certaines régions et de l’ADEME peuvent être perçues sous certaines conditions.
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