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L’installation de production
d’électricité à partir de
panneaux photovoltaïques.
2018 jaroc
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Table des matières 1. Introduction ................................................................................................................................. 4
2. Choix des panneaux solaire ......................................................................................................... 4
3. Impact de la localisation. ............................................................................................................. 5
4. Orientation des panneaux par rapport au soleil. ........................................................................ 6
4.1. Le Suiveur - Tracker. ................................................................................................................ 7
4.2. Suiveur 2 axes. ......................................................................................................................... 7
4.3. Suiveur 1 axe. .......................................................................................................................... 8
5. Les pertes engendrées par les équipements. .............................................................................. 9
6. Calcul de la puissance d’une installation. .................................................................................. 12
6.1. Méthode de la surface. ......................................................................................................... 12
6.2. Méthode de la puissance Crête. ............................................................................................ 13
6.3. Application et comparaison avec l’outil PVGIS. .................................................................... 14
6.3.1. Méthode par le calcul. ................................................................................................... 14
6.3.2. Méthode avec l’outil PVGIS. .......................................................................................... 14
6.3.3. Bilan. .............................................................................................................................. 15
6.4. Panneau Plein sud à 36° comparé à un suiveur 2 axes. ........................................................ 16
6.5. Suiveur 1 axe comparé au suiveur 2 axes. ............................................................................ 17
7. Les règles administratives. ........................................................................................................ 18
8. Les installations non reliées au réseau de la maison. ............................................................... 18
8.1. Plan cadastral. ....................................................................................................................... 18
8.2. Imposition. ............................................................................................................................. 18
8.3. Primes et subventions. .......................................................................................................... 18
8.4. Règles d’installation. ............................................................................................................. 18
8.5. Exploitation............................................................................................................................ 18
9. Les installations reliées au réseau de la maison........................................................................ 19
9.1. Plan cadastral. ....................................................................................................................... 19
9.2. Imposition. ............................................................................................................................. 19
9.3. Primes et subventions. .......................................................................................................... 19
9.4. Règles d’installation. ............................................................................................................. 20
9.4.1. Mise en oeuvre. ............................................................................................................. 20
9.4.2. Homologation. ............................................................................................................... 20
9.4.3. Les Interlocuteurs .......................................................................................................... 20
9.4.4. Branchement sur le réseau. .......................................................................................... 21
9.4.5. La Convention CAC. ....................................................................................................... 21
9.4.6. Le contrat d’injection de puissance CRAE. .................................................................... 21
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9.4.7. Le tarif de vente à EDF. .................................................................................................. 22
9.5. Exploitation............................................................................................................................ 23
10. Budget matériel. .................................................................................................................... 23
11. Estimation de la prime (autoProducteur). ............................................................................ 25
12. Bilan financier en installation isolée. ..................................................................................... 26
13. Bilan financier pour une installation reliée au réseau. ......................................................... 28
13.1. En don de son surplus. ...................................................................................................... 29
13.2. En vente partielle. ............................................................................................................. 30
13.3. En vente totale. ................................................................................................................. 32
14. Conclusion. ............................................................................................................................ 34
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1. Introduction
Ce document a pour but de donner un aperçu sur l’utilisation des panneaux photovoltaïque pour
produire de l’électricité.
Il ne donne pas d’avis sur le bienfondé ou pas de l’utilisation des panneaux solaires.
Après une présentation succincte des contraintes techniques il se focalise sur les règles
administratives et le coût financier global d’une installation.
Il est certain que dans les années à venir cette technologie va évoluer favorablement. Il faut rester
attentif aux conditions techniques, administratives, et aux relations avec les fournisseurs d’électricité
pour que ce progrès reste attractif.
2. Choix des panneaux solaire
Les panneaux solaires sont construits à partir de cellules solaires reliées entre elles.
Les puissances annoncées sont celles obtenues avec une irradiation lumineuse du soleil de 1000
W/m² et 25°c
Ces cellules sont de différents types technologiques. Leurs prix sont souvent liés au rendement.
https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/solaire
https://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=16696
• Silicium cristallin (photovoltaïque de 1ère génération) : La durée de vie des modules photovoltaïques est estimée entre 25 et 30 ans. La sous famille « Monocristallin » donne un rendement de 16 à 21 % La sous-famille « Multicristallin » donne un rendement de 14 à 15 % La sous-famille « amorphe » donne un rendement de 6 %
• Couches minces (photovoltaïque de 2e génération) : Cette technologie permet de baisser les coûts de production mais les cellules ont un rendement moindre. Elle a connu un développement important ces dernières années. Leur rendement est de 5 à 15 %.
• Cellules organiques (photovoltaïque de 3e génération) : Cette technologie offre une énergie solaire à un prix significativement inférieur mais elles sont encore au stade de la recherche et le développement. Leur rendement est de 5 à 10 %.
• Cellules à concentration (technologie dite CPV) : Leur rendement est plus élevé que pour la filière silicium mais il est nécessaire d’être toujours positionné face au soleil, ce qui implique l’utilisation d’un « tracker/suiveur » (support mobile pivotant). Leur rendement est de 20 à 30 %.
• Cellules perovskites hybrides : encore au stade de développement en laboratoire, Leur rendement en laboratoire est de 22 %.
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3. Impact de la localisation.
Variation de l’Irradiation moyenne au
cours des mois de l’année.
https://fr.wikipedia.org/wiki/ %C3 %89nergie_solaire_en_France
Taux d’irradiation moyenne du soleil par m² et par an sur tout le territoire.
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4. Orientation des panneaux par rapport au soleil.
Le positionnement idéal est d’avoir en permanence les panneaux perpendiculaires à la trajectoire des
rayons du soleil. Mais malheureusement l’orientation du soleil varie au cours de la journée et au
cours de l’année.
www.enertech.fr/pdf/50/trajectoires-soleil.pdf
La hauteur angulaire c’est l’angle formé entre la trajectoire des rayons et l’horizon.
Ce diagramme contient les trajectoires du soleil d’EST en OUEST sur la journée à plusieurs périodes
de l’année.
Pour des panneaux orientés plein sud, le soleil aura au cours de l’année une hauteur angulaire qui
varie de 20° à 66°. L’inclinaison des panneaux devrait donc varier de 70° à 24° (90° – x).
L’inclinaison recommandée plein sud pour une production annuelle optimale est de 30° à 38°.
Si on recherche la meilleure production hivernale, l’inclinaison est de l’ordre de 60°.
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Inclinaison, optimale en fonction des mois
de l’année pour 3 régions de France.
Ceci ne représente pas le suivit de la rotation
du soleil (l’azimut).
https://www.econologie.com/inclinaison-
ideale-panneaux-solaires/
Formule : Inclinaison = (latitude du lieu) – Arcsinus ( 0,4*Sinus*(N.360/365))
Avec : N = nombre de jours entre l’équinoxe de printemps (21 mars de chaque année) et le
jour considéré, de signe négatif vers la saison froide.
4.1. Le Suiveur - Tracker.
Pour une orientation optimale, il faudra tout au long de l’année, ajuster l’élévation et l’azimut.
Pour les systèmes proches de l’équateur seul l’azimut est à ajuster
Ces systèmes portent le nom de « suiveur » ou « tracker ».
4.2. Suiveur 2 axes.
On parlera de positionnement « haut/bas »,
« hauteur angulaire », « inclinaison » ou « élévation
» quand on ajuste l’élévation.
On parlera de positionnement « gauche/droit »,
« axe vertical » ou « azimut » quand on ajuste
l’azimut
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4.3. Suiveur 1 axe.
Au Sol Aérien
Pour ce mécanisme, le panneau suit la trajectoire de l’azimut du soleil.
On parlera de positionnement « gauche/droit », « axe vertical » ou « azimut »
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5. Les pertes engendrées par les équipements.
Introduction : Deux raisonnements sont possibles pour exprimer la même chose, on parle soit de
perte dans un système ou de rendement.
Ces deux composantes sont un rapport, perte ou gain, divisé par la capacite totale et le résultat est
exprimé en %.
L'un est le complément de l’autre par rapport à 100.
Les pertes de chaque élément ne s’additionnent pas, mais heureusement les rendements se
multiplient pour avoir le rendement total d’un dispositif.
On parlera des pertes individuelles dans les équipements puis du calcul du rendement global de
l’installation.
1. Perte de transformation : La transformation de l’irradiation solaire en énergie électrique à un
rendement de l’ordre de 15 à 20 %.
Les constructeurs préfèrent donner pour leurs panneaux, la puissance crête qu’ils peuvent
délivrer dans les conditions idéales (STC) d’irradiation.
L’utilisation de cette unité KWc intègre le rendement du panneau et la surface des cellules. Son
utilisation, très pratique, intègre donc ces pertes et elles n’apparaissent pas dans les calculs.
2. Pertes salissures : sur une période de 20 ans, la salissure des panneaux peut engendrer une perte
de 3 %.
3. Pertes vieillissement : Le vieillissement des panneaux affecte leur performance de l’ordre 0.8 %
par an. Soit 16 % sur 20 ans. (Les constructeurs, prudents parlent de 20 %).
4. Pertes température : La température des cellules photovoltaïques joue beaucoup sur la
puissance fournie par celles-ci. On table sur une perte de puissance de 0.45 % par °C (La
condition optimale est 25 °C). À 70 °C à la surface des cellules impliquera une perte de 20 %.
Il est usuel de considérer que
• Les installations intégrées dans les toitures font 20 % de pertes.
• Les installations posées sur les toitures sont à 15 % de pertes.
• Les installations ventilées sont à 10 % de pertes.
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5. Pertes angulaires ou spectrales :
Suivant l’angle d’incidence des
rayons sur les cellules le spectre
de lumière reçu change et cela
influe sur les performances des
cellules. Outre la cellule,
l’enveloppe protectrice a aussi
son rôle.
Ce diagramme, pour toutes les
latitudes et l’orientation du
panneau, vous indique le
rendement des cellules.
Une autre manière plus simple de l’interpréter est :
Les pourcentages expriment le
rendement moyen du panneau par
rapport à sa position.
Attention c’est le complément de
pertes sur un système orienté plein sud.
(Ce tableau est un peu optimiste)
http://www.energies-nouvelles.net/rendement-installation-panneaux-photovoltaiques/
http://www.nvlenergie.fr/4.5-photovoltaique_rayonnement-solaire.php
6. Pertes homogénéité : dans le cas d’une installation avec beaucoup de panneaux reliés en séries
et parallèles, le manque d’homogénéité industrielle de ceux-ci peut engendrer une perte de 3 %.
7. Pertes Joules : pertes de dissipation thermique dans les câbles (Watt =chute de tension dans les
câbles x courant qui les parcourt ! X2 câbles). On peut tabler sur 1 à 3 % de la puissance totale
transmise.
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8. Pertes Convertisseur :
• Le ou les onduleurs dans son circuit de conversion DC/AC possèdent un rendement de
l’ordre de 95 % donc une perte de 5 %.
• Si un onduleur intelligent est utilisé, la recherche du point de puissance maximale (MPP)
engendre une perte de l’ordre de 9 %. Cette perte est un manque d’optimisation.
Les facteurs entrant dans le calcul de ces pertes sont très variés et seule une estimation est possible.
P1 : n’entre pas dans le calcul vu que la valeur Wc (Wp) donnée par le constructeur inclus déjà cet
élément.
P2 : perte salissure, c’est une question d’entretien. Prenons 0 %
P3 : perte vieillissement, on peut estimer le chiffre de 1 % par an. En 20 ans elle sera de ~20 %.
P4 : perte température, la valeur sera de 10 % à 20 %. Prenons 15 %
P5 : perte angulaire, pour des panneaux plein sud, la perte est 0 %
P6,7 : perte homogénéité et joules, pour une petite installation, prenons 1 %
P8 : perte Convertisseur. Son rendement est 95 % et 91 %, prenons 93 % la perte est 7 %
! Les pertes ne s’additionnent pas, les rendements se multiplient.
Les pertes liées au temps qui passe. (20%)
Le rendement (P1-P3) = 1*1*0,8 == 0,8 80%
Les pertes permanentes. (28%)
Le rendement (P4-P8) = 0,85*1*0,99*0,93 = 0,78 78 %
Les pertes totales à la vingtième année (42%)
Le rendement (P2-P8) = 0,8*0,85*1*0,99*0,93 = 0,63 63 %
Si on prend en compte le dispositif à partir de l’irradiation solaire jusqu’à la production d’électricité.
Il faut ajouter le rendement du panneau qui est ~20%.
Le rendement en début de vie est : (20%*78%) soit 16%, en fin de vie il est : (20%*63%) soit 13%
Le rendement d’un système solaire, des rayons du soleil au réseau électrique, est de l’ordre ~14 %
Un système de panneaux solaire neuf à un rendement global de l’ordre de ~78 %.
Au bout de 20 ans de vie celui-ci sera de l’ordre de ~63 %
Autrement dit, pour des panneaux installés en permanence perpendiculairement aux rayons du
soleil plein Sud, l’installation neuve aura une perte de ~22 %.
On considère habituellement, pour une installation bien conçue, un rendement de 70 à 80 %.
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6. Calcul de la puissance d’une installation.
Ce calcul va être fait dans tous les cas pour une valeur moyenne de l’ensoleillement par jours/mois
ou année.
Deux méthodes :
6.1. Méthode de la surface.
Eelec = Hi * S * Rp * Ri * Co
Hi : Puissance moyenne et annuelle d’irradiation du soleil (KWh/m²* an)
Lille : 1 100 KWh/m²/an
Lyon : 1 400 KWh/m²/an
Valence : 1 530 KWh/m²/an
Brignoles : 1 700 KWh/m²/an
Marseille : 1 900 KWh/m²/an
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php?lang=fr&map=europe
S : la surface des cellules installées (m²) !! pas la surface des panneaux.
Rp : Le rendement des panneaux 0.15 (15 %).
Ri : rendement estimé de l’installation 0.7 à 0.8. (70 % à 80 %)
Co : Coefficient correctif dû à l’orientation non optimale des panneaux.
C’est le rendement P5 signalé dans le paragraphe des pertes.
Hi est donné pour un positionnement optimal. Co représente le rendement d’un panneau non
parfaitement orienté. Dans le cas d’un Suiveur, Co vaut 100%
Orienté plein sud, c’est seulement sur une fraction de la journée que les panneaux sont
correctement alignés. Il faut donc prendre une valeur moyenne.
Pour un système suiveur, l’orientation est toujours optimale, on peut donc prendre 0.95 (95 %)
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6.2. Méthode de la puissance Crête.
Les constructeurs proposent leurs panneaux en donnant la Puissance Crête. Puissance délivrée par le
panneau pour une irradiation solaire optimale. Cette unité en WATT a le symbole KWc. Elle permet
de faire abstraction du rendement du panneau et de la surface réelle des cellules.
Eelec = Hi * Pc * Ri * Co ou (Eelec = Hi * Pc * Pr )
Hi : Puissance moyenne d’irradiation du soleil (KWh/KWc* temps moyen)
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_download/map_pdfs/G_hor_FR.png
Cette carte donne l’irradiation ou la puissance transformée pour un panneau
positionne de manière optimale Avec un rendement de l’installation de 75 %. Le facteur Pr = 0.75 Pour la zone Lyon-Nantes Eelec = 1300 KWh/an.
Avec Hi = Eelec/Pr
On obtient Hi = 1733 KWh/KWc*an
En haut : La puissance annuelle d’irradiation en KWh par m² En bat : La puissance annuelle électrique en Wh/KWc*h pour un panneau de 1 KWc avec une installation qui a un rendement de 75 %
Pc : Puissance crête de tous les panneaux (KWc). Aussi nommé de Pp (Powerpeak)
Ri : rendement estimé de l’installation 0.7 à 0.8. (70 % à 80 %)
Co : Coefficient correctif dû à l’orientation non optimale des panneaux. Voir le descriptif à
« méthode de la surface »
Pr : (Performance Ratio) englobe tout. Il est le produit Ri * Co.
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6.3. Application et comparaison avec l’outil PVGIS.
6.3.1. Méthode par le calcul.
Recherche de la puissance électrique produite par année pour une installation de
3 KWc de panneaux, en région Rennes, panneaux posés à 30 % sur une face en sud-ouest.
• Région de Rennes : Eélec ~ 1050 KWh/an pour un système à 75 %. Hi est 1050/0.75,
Hi = 1400KW/KWc*an
• Perte de l’orientation 30 % sud-ouest : Co = 96 %
• Toutes les autres Pertes de l’installation : 25 % soit 75 % de rendement
• « Eélec = Hi * Pc * Ri * Co » Cela donne 1400*3*0.96*0.75
Eélec = 3024 KWh/an
6.3.2. Méthode avec l’outil PVGIS.
L’outil PVGIS (Photovoltaic Geographical Information System)
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php
Avec les paramètres
!! les pertes estimées du système ne sont que les pertes des équipements (électriques) nous prenons 20 %. Les pertes thermiques calculées par cet outil sont, sur un an, de l’ordre de 10 %
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Nous obtenons : PVGIS estimation de la production d'électricité solaire Site : 48°7'2" Nord, 1°40'40" Ouest, Élévation : 48 m.s.n.m, (Région de Rennes) Puissance nominale du système PV: 3 kW (silicium cristallin) Pertes estimées à cause de la température et des niveaux faibles de rayonnement : 12,8 % Pertes estimées à cause des effets de la réflectance angulaire : 3.1 % D'autres autres autres pertes (câble, onduleur, etc.): 20 % Pertes conjuguées du système Pr : 32.4 %
Ed: Production d'électricité journalière moyenne par le système (KWh) Em: Production d'électricité mensuelle moyenne par le système (KWh) Hd: Moyenne journalière de l'irradiation globale par mètre carré reçue par les modules du système (KWh/m2) Hm: Somme moyenne de l'irradiation par mètre carré reçue par les modules du système (KWh/m2) PVGIS © Communauté Européenne, 2001-2012
6.3.3. Bilan.
Nous avons calculé 3024 KWh/an, le système donne 2770 KWh/an.
Il y a donc un écart de 9 % entre les deux calculs. Ce qui est un écart honorable.
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6.4. Panneau Plein sud à 36° comparé à un suiveur 2
axes.
Plein Sud positionnement 36° Suiveur 2 axes
Perte due à la température et irradiance : 13.0% Perte due à la réflexion angulaire : 2,9 % Pertes électriques : 20 % Perte totale : 32,4 %
Perte moins grande ; Perte nulle Identique Perte totale 28,7 %
Le tracker 2 axes (4060 KWh/an) par rapport à l’installation plein Sud (2930 KWh/an) donne un gain
moyen de 38,6 % sur l’installation avec en été une pointe à 49.7 %.
Courbe mensuelle des puissances électriques Gain mensuel du suiveur sur le plein Sud
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6.5. Suiveur 1 axe comparé au suiveur 2 axes.
Suiveur 2 axes Suiveur 1 axe (azimut) 40°
Perte due à la température et irradiance : 13,0% Perte due à la réflexion angulaire : 2,9 % Pertes électriques : 20 % Perte totale : 28,7 %
Perte moins grande ; Perte quasi nulle Identique Perte totale 27,2 %
L’utilisation du tracker 2 axes (4060 KWh/an) par rapport à celle du tracker 1 axe (3970 KWh/an)
incliné à 40 ° donne gain moyen de 2,3 %. Le plus grand écart 8,1 % se situe pendant l’hiver.
Un ajustement de l’inclinaison pendant la période automne - printemps ne sera que mieux.
Cela démontre qu’à nos latitudes, le suiveur 2 axes apporte très peu d’avantage.
Courbe mensuelle des puissances électriques Variation d’efficacité du suiveur 2 axes rapport au suiveur 1 axe
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7. Les règles administratives.
Ce chapitre concerne les installations pouvant aller jusqu’à 36 KWc ou même pour certaines 100KWc
Deux cas d’installation sont à envisager.
8. Les installations non reliées au réseau de la maison.
8.1. Plan cadastral.
Si l’installation est posée au sol, fait moins de 3KWc et à une hauteur <1,8m il n’est pas nécessaire de
faire une déclaration préalable en mairie.
Posé sur le toit il faut faire une déclaration préalable.
https://www.service-public.fr/professionnels-entreprises/vosdroits/F31923
8.2. Imposition.
Tant qu’il n’y a pas de vente, il ne faut rien déclarer.
8.3. Primes et subventions.
Une installation non reliée au réseau public ne peut recevoir de subside.
8.4. Règles d’installation.
?
8.5. Exploitation
Une exploitation isolée présente pas mal de difficultés.
Les micros onduleurs et beaucoup d’onduleurs ne fonctionnent pas en isolé. Pour générer un signal
de 50Hz ils doivent avoir une tension venant du réseau public.
Souvent il faut stocker le surplus dans des batteries pour pouvoir réguler la puissance moyenne.
Des dispositifs peuvent faire basculer, via des relais, certains équipements (résistant du point de vue
électrique) sur ce réseau quand la puissance est disponible.
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9. Les installations reliées au réseau de la maison.
9.1. Plan cadastral.
Si l’installation est posée au sol, fait moins de 3KWc et une hauteur < 1,8m il n’est pas nécessaire de
faire une déclaration préalable en mairie.
Posé sur le toit il faut faire une déclaration préalable.
https://www.service-public.fr/professionnels-entreprises/vosdroits/F31923
9.2. Imposition.
Si la puissance dépasse 3KWc l’installation est considérée comme une activité professionnelle et il
faut se déclarer comme telle (numéro SIREN-SIRET) mais il n’y a pas d’imposition à prévoir.
Au-dessus de ce seuil, il faut déclarer les revenus de son installation. (S’il y a vente de puissance bien
sûr.)
9.3. Primes et subventions.
La région et l’État peuvent offrir une prime. Souvent elles ne sont pas cumulatives.
Certaines primes sont dépendantes des conditions de revenu. L’installation doit impérativement être
placée sur le bâti (en gros le toit).
1. Prime de la région géré par l’ADEME :
http://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/regles-
generales_attribution_versement_aides_financieres_2015_deliberation-du-ca-14-3-7-du-23-oct-
2014.pdf
2. La prime à l’autoconsommation de l’État est versée pendant les 5 premières années
d’exploitation.
La condition de délivrance :
• Qu’un contrat de vente soit établi. Voir plus bas les conditions de ce contrat. Comme
signalé plus bas en cas de don de son électricité, il ne peut y avoir de prime.
• Que l’installation soit faite par un professionnel (certificat professionnel).
• Elle est calculée au prorata de la quantité d’électricité vendue au fournisseur.
Puissance installée Contrat vente partielle Contrat de vente totale
<= 3KWc 0,39 €/KWh 0,1848 €/KWh
3 à 9 KWc 0,29 €/KWh 0,1571 €/KWh
>9 à 36 KWc 0,19 €/KWh 0,1207 €/KWh
https://www.edfenr.com/actualites/prime-encourage-autoconsommation/
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9.4. Règles d’installation.
9.4.1. Mise en oeuvre.
Il faut faire son installation en respectant les normes NF15-100, UTE C15-712 de l’installation et de la conformité VDE 0126-1-1/A1 VFR2014 des appareils. L’accès aux documents décrivant ces normes est payant, mais avec un peu de recherche la partie relative au photovoltaïque est accessible. http://www.photovoltaique.info/Normes-et-guides-des-circuits.html
Depuis 2018 pour être homologuée, validée l’installation ne peut se faire que par des professionnels. Que cela soit les panneaux sur le toit ou le réseau électrique. Le « fait maison » n’est plus autorisé. https://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000034631446&fastPos=1&fastReqId=1793757170&categorieLien=cid&oldAction=rechTexte
9.4.2. Homologation.
Cette installation devra être homologuée par « le consuel » (~170 €) http://www.consuel.com/accueil-particuliers/
9.4.3. Les Interlocuteurs
Il y a au moins deux interlocuteurs,
• Le premier est celui qui gère le réseau de fils électriques qui tapisse le pays. (Celui-ci est très
dépendant de l’état). Lui il est unique et il est obligatoire de passer par lui.
Cet interlocuteur pour faire les démarches est ENEDIS (ENergie Et DIStribution)
anciennement appelé ERDF.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Enedis
• Le second interlocuteur est celui auquel vous achetez le courant. La libre concurrence fait
que, de nos jours Il y a beaucoup de fournisseurs d’électricité.
• Les plus connus sont
• EDF (EDF-OA) : Électricité De France-ObligationAchat
• ENGIE : ex EDF-GDF acronyme phonique ?
• Direct Energie :
• ENERCOOP : ENERgie COOPérative
• EkWateur : Ecologie KiloWATthEURe ? …
Chacun possède ses propres règles qui doivent au moins englober les règles gouvernementales.
https://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000032938257&categorieLien=id
https://www.legifrance.gouv.fr/eli/decret/2017/4/28/DEVR1707686D/jo/texte
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ERDF et EDF sont très liés (avant ils ne faisaient qu’un). Le fait de prendre EDF et de spécifier dans ses
démarches que l’on veut un contrat unique ERDF, EDF et EDF-OA, donne un petit avantage.
Ce fournisseur, EDF, est lui-même partagé en deux entités. EDF pour l’achat de courant que vous
consommez et EDF-OA pour la vente de courant à EDF que vous produisez.
L’étude n’est développée que dans le cas de l’abonnement au fournisseur EDF, (ENGIE est plus ou
moins identique)
9.4.4. Branchement sur le réseau.
Un ensemble de règles/conventions/contrat doit être établi entre le vendeur de puissance et le
fournisseur d’électricité.
Ce qui est nécessaire :
La mise en place d’un compteur LINKY par ENEDIS. (gratuit… en principe)
https://prix-elec.com/reseau/enedis
Une adaptation du réseau de distribution peut être nécessaire. Le coût peut varier de ~100 € à 2000 € http://www.enedis.fr/sites/default/files/Enedis-PRO-RAC_03E.pdf
9.4.5. La Convention CAC.
Une convention CAC (Convention Auto Consommation) avec ENEDIS est nécessaire. Cette convention vous déclare comme AUTOCONSOMMATEUR, CAD que vous consommez à tout moment tout ce que vous produisez. Comme signalé, pas un WATT ne doit aller vers le réseau. Ce qui est pratiquement impossible à garantir. Si l’injection de puissance est insignifiante, ENEDIS pourrait ne pas en tenir compte mais rien n’est
garanti.
En cas d’injection de puissance vers le réseau ENEDIS il faut établir un contrat de vente CRAE.
http://www.enedis.fr/sites/default/files/Enedis-FOR-RAC_43E.pdf
9.4.6. Le contrat d’injection de puissance CRAE.
Ce contrat CRAE (contrat de raccordement d’accès et d’exploitation) vous déclare maintenant comme AUTOPRODUCTEUR, car vous injectez de la puissance dans le réseau ERDF. Ce contrat est établi pour 20 ans. Si vous sous-traitez la vente avec EDF seul, l’interlocuteur sera « unique » et le contrat CRAE porte dans ce cas le nom de contrat UNIQUE. Si vous vous réservez le droit de choisir votre fournisseur, le contrat est appelé CARD (Contrat d’accès au réseau de distribution) Le contrat qui définit les règles pour l’établissement du tarif porte le nom de TURPE (Tarifs d’Utilisation des Réseaux Publics d’Électricité).
• La composante annuelle (frais administratif de base) est augmentée de ~3€ par rapport au contrat standard de consommateur.
22 Jaroc
• La composante de comptage de la puissance injectée comme producteur à un coût bimestriel de ~21€, soit 126€/an.
• La composante annuelle de gestion de la consommation comme consommateur standard est de ~16€. (Elle est déjà prélevée ; Abonnement).
• Elle sera augmentée de ~ 12€/an pour l’injection de puissance. Cela n’implique pas que EDF vous paye l’énergie que vous injectez. (EDF accepte le don !).
• En cas de demande de paiement de la puissance injectée la composante de gestion est augmentée en plus de ~ (20) €/an pour établir la facture.
Pour un don de sa puissance produite, l’abonnement annuel augmente de ~15€/an Pour une vente de sa puissance avec un minimum de contrôle l’abonnement annuel augmente de ~161 €/an
http://www.enedis.fr/sites/default/files/TURPE_5_plaquette_tarifaire_janvier_2018.pdf
9.4.7. Le tarif de vente à EDF.
Tous les trimestres, la CRE (Commission de Régulation de l’Énergie) revoit et publie les tarifs
réglementés d’achat de puissance électrique produite par les entreprises et particuliers.
http://www.cre.fr/documents/(theme)/tarifs
Dans ce document nous prenons les valeurs suivantes.
Installation Pas de vente (1) Vente partielle Vente totale
3 KWc 0€/KWh
0,1 €/KWh 0,1848 €/KWh
3 KWc à 9 KWc 0,1571 €/KWh
9 KWc à 36 KWc 0,06 €/KWh 0,1207 €/KWh https://www.legifrance.gouv.fr/eli/arrete/2017/5/9/DEVR1712972A/jo/texte https://www.edfenr.com/actualites/prime-encourage-autoconsommation/
• Si l’injection de puissance est très faible, alors en ne prenant pas l’option dans le contrat TURPE on fait une économie de 146€ (~126 +20) € par an.
• ! La vente partielle n’est pas cumulative, si l’installation fait 10KWc (puissance des panneaux) toute la vente sera à 0,06 €/KWh.
• ! Au-dessus de 3KWc il faut payer la TVA (20%) sur le revenu fait par la vente.
Note : dans un contrat usuel le tarif de jour (HP) fixé par EDF est de l’ordre 0,12 €/KWh TTC. https://certificats-economie-energie.com/tarifs/options-tarifaires/triphase/edf/ Restrictions
• EDF n’accepte pas d’acheter de la puissance produite à partir d’installation au sol. EDF se base sur l’arrêté ministériel qui n’oblige l’achat que sur le bâti: https://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000034631446&fastPos=1&fastReqId=1793757170&categorieLien=cid&oldAction=rechTexte
Note : EkWateur, offre dans son contrat un achat du KW sur du non-bâti à 0,06€/KW
23 Jaroc
• EDF a un seuil de limite de puissance injectée facturée sur une année au-delà duquel le prix d’achat est fixé à 0.05€/KWh. Ce seuil est :
Emax = Pc * 1600
https://www.legifrance.gouv.fr/eli/arrete/2017/5/9/DEVR1712972A/jo/texte C’est la puissance maximale des panneaux pendant 1600 h d’ensoleillement. À raison de d’un ensoleillement optimal de 8h/jour cela fait 200 jours d’ensoleillement sur les 365 de l’année. (Dans le Sud cela doit arriver …) C'est donc une limitation à prendre en compte dans cette région.
9.5. Exploitation
Une exploitation reliée au réseau ne nécessite pas de contrôle. Cependant, en cas de coupure
d’électricité par le fournisseur, l’installation locale ne fonctionnera pas. (Quid du backup)
10. Budget matériel.
En ce début 2018 le cout estimé du matériel est basé sur :
Coût Par panneau
Par KWc
Par installation
Commentaire
Panneaux 1000€ 200 € à 300€/ panneau
Onduleur 120 € (micro)
400 €/ (unique)
Pertes électriques moindres pour les micros. Durée de vie moyenne 10 ans.
Fixation/câbles 100 €
Coffret électrique 300 €
Mains-d'oeuvre 350 €
Estimation Cout moyen
3000 € à 4000 €
Coût basé sur une statistique des coûts par les installateurs.
Avec ces deux options, micro-onduleur ou onduleur unique plus le choix d’une installation faite seul
ou clés en main nous pouvons faire 4 courbes du budget matériel de l’installation.
Les deux courbes en points donnent une estimation basée sur les coûts moyens.
24 Jaroc
F_m, F_o : FaitMaison_microOnduleur, FaitMaison_Onduleur
C_m, C_o : ClésEnMain_MicroOnduleur, ClésEnMain_Onduleur
En prenant en compte du remplacement probable des (micro)onduleurs après 10 ans, le cout du
budget matériel de l’installation, l’augmentation en % par rapport au budget initial est :
Après 20 ans, cout constant et remplacement de tous les onduleurs
Augmentation du budget, en tenant compte des remplacements.
Il est raisonnable de prendre en compte une marge de
15% pour les installations « clés en main » et de 25% pour celles « faites maisons ».
Autre remarque le prix des panneaux intervient pour un tiers dans le coût. Cela signifie que la baisse
du prix des panneaux de N % engendra une baisse du coût d’une installation de N/3%.
Ce qui a donc un impact réduit sur le prix total d’une installation.
• Une diminution du prix des panneaux de 10% diminuera la facture de l’installation de
seulement 3%.
• Une diminution du prix des panneaux de 25% diminuera la facture de l’installation de 8%.
• Une diminution du prix des panneaux de 50% (c’est énorme) diminuera la facture de
l’installation de 17%.
25 Jaroc
11. Estimation de la prime (autoProducteur).
Cette prime n’est disponible que pour les installations posées par un professionnel sur un bâti.
elle est allouée pendant 5 ans au prorata de la puissance vendue au fournisseur d’électricité.
Les coûts induits par ces contraintes ne sont pas négligeables. Ils ne sont pas pris en compte dans ce
paragraphe. Comme le titre du paragraphe l’indique seul la grandeur de la prime est estimée.
EN prenant les conditions suivantes
La prime est liée à la vente €/KWh
Partielle Totale
<= 3KWc 0,3900 € 0,1848 €
3 à 9 KWc 0,2900 € 0,1571 €
9 à 36 KWc
0,1900 € 0,1207 €
Rendement de l'installation neuve 75% %
Vieillissement 1% %/an
Puissance solaire disponible (Lyon) 1733 KWh/KWc*an
Vente partielle
Consommation locale estimée == 0,5KWc 637 KWh/an
Vente partielle
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
50,0% 75,0% 83,3% 87,5% 90,0% 91,7% 92,9% 93,8% 94,4% 95,0% 95,5% 95,8%
Utiliser 100% de sa production est très difficile à atteindre. Un facteur correctif arbitraire est appliqué.
On obtient
Vente Prime sur 5 ans suivant le PWc total
1 3 9 12
Totale 1 201 € 3 603 € 9 189 € 9 413 €
Partielle 600 € 3 002 € 8 678 € 9 021 €
26 Jaroc
12. Bilan financier en installation isolée.
Ce bilan ne peut reprendre tous les cas d’installations.
Il tient un peu compte du matériel annexe comme les batteries, les dispositifs de commutation ou le
chauffe-eau secondaire.
En prenant :
Rendement de l'installation neuve 75% %
Vieillissement 1% %/an
Puissance solaire disponible (Lyon) 1733 KWh/KWc*an
Somme gagnée sur la non-consommation 0,12 €/KWh
Coût installation :300 € + 1880 € * KWc 300 € 1 880 €
% d'augmentation après 10 ans pour le coût des onduleurs 25,00%
Équipements complémentaires (relais, etc..) 500 €
Prime à l’autoconsommation 0 € Pas éligible
PWc total
0,25 0,5 1 1,5
90% 85% 80% 60%
Utiliser 100% de sa production est très difficile à atteindre. Un facteur correctif arbitraire est appliqué
Les 500€ d’équipement complémentaires est nettement sous-estimé s’il y a utilisation de batterie.
Il y aura toujours de la perte d’énergie. Arriver à consommer 1.5KW pendant la journée n’est chose
pas aisée.
Les résultats repris ci-dessous sont fait avec des tableurs Excel.
Il n’y a pas de prime d’autoconsommation. Le seul gain est sur le basculement d’appareils sur ce réseau indépendant. Après 20 ans Pour 0.5 KWc, le gain cumulé est ~1 200 € Pour 1 KWc, le gain cumulé est ~2 260€
27 Jaroc
Rendement sur 20 ans (- == pertes, + == gain)
PWc
0,25 0,5 1,0 1,5
Dépense 1 463 € 1 550 € 2 725 € 3 900 €
Revenu 635 € 1 200 € 2 258 € 2 541 €
(+) gain ou (-) perte
-827 € -350 € -467 € -1 359 €
-57% -23% -17% -35%
MWh/an 0,3 0,6 1,2 1,8
Coût moyen 41 € 18 € 23 € 68 €
Après 20 l’installation est considérée comme n’ayant plus de valeur. Le rendement de l’installation
n’est jamais bénéficiaire, même en augmentant les PWc et l’efficacité de l’installation.
De manière positive, en installant 0.5 KWc (~2 panneaux) et avec un budget de ~20€/an pendant 20
ans on produit 0.6 MWh/an d’énergie propre, soit
• 5% d’une maison au chauffage électrique (~12 MWh/an)
• 33% d’une maison au chauffage non électrique (~1.8MWh).
Dans un bâtiment, il doit être assez facile de développer une station avec 2 panneaux solaire
branchés à des équipements fonctionnant toutes la journée.
Avoir la fierté de produire son énergie pour une dépense moyenne en dessous de ~70 € par an ne
peut être un frein à ce type de projet.
Il serait trop beau de penser qu’une installation locale pourrait entrer en compétition avec de grands
fournisseurs (EDF). Mais si l’on pense énergie photovoltaïque, c’est aussi pour monter son adhésion à
ces modes de production plus enclins à être sain.
28 Jaroc
13. Bilan financier pour une installation reliée au réseau.
Il y a 3 modes de fonctionnement,
• Faire don au fournisseur de son surplus d’électricité
• Faire un contrat de vente de son surplus
• Faire un contrat de vente de toute sa production.
Les conditions suivantes sont prises comme bases pour les cas de vente partielle ou totale :
Rendement de l'installation neuve 75% %
Vieillissement 1% %/an
Puissance solaire disponible (Lyon) 1 733,00 € KWh/KWc*an
Coût installation :300€ + 3000€ * KWc 300 € 3 000 €
Surcout pour les onduleurs après 10 ans 15,00%
Raccordement ENEDIS + CAC (min/max) 500 € à 1500 €
Cout probable * 1 000 €
Consuel 170 € Contrat CRAD 126 + 3 € et Turpe 32 € 161,00 € €/an
Prime à l’autoconsommation pour 5 ans, sur la vente effectuée €/KWh
<3 KWc 0,1848 €
3-9 KWc 0,1571 €
>9-36 KWc 0,1207 €
Partielle Totale
Vente pour installation < 3KWc 0,100 €
0,185 €
Vente pour installation 3 à 9 KWc 0,157 €
0,060 € 0,121 €
TVA pour la production > 3KWc 20,0%
Consommation de non vente 0,120 € Consommation locale estimée == 0,5KWc 591 KWh/an
* Cas 9Tx page 28 du document Enedis-PRO-RAC_03E.pdf
http://www.erdf.fr.erdf-web-01-p-pub.erdf.lbn.fr/sites/default/files/Enedis-PRO-RAC_03E.pdf
Avec une vente partielle, l’hypothèse prise est que la maison consomme en permanence ce que peut
fournir 0.5KWc
29 Jaroc
13.1. En don de son surplus.
Il n’est pas facile de faire le bilan de ce type d’installation.
Ce qui est certain c’est que ce type d’installation doit être de l’ordre de 1 KWc au maximum.
Le rendement sera moindre que celui d’une installation isolée. Essentiellement parce que le coût de
l’installation est à 3000€ par KWc au lieu de 1900€ par KWc. (Si on respecte la loi).
Par contre la gestion sera nettement plus facile car le système est branché sur le réseau.
Pour faire simple on applique les corrections suivantes sur l’hypothèse de base :
• Coût probable de raccordement 200€ (on se branche sur le compteur LINKY déjà présent.
• Jusqu’à 0.5KWc toute l’énergie est consommé dans la maison.
• La prime est conservée mais comme la vente à EDF est quasi nulle la prime l’est aussi.
Les détails des calculs, courbes ne sont pas repris dans ce cas.
Les 3 niveaux de puissances (0.25 0.5 1) ne donnent pas de courbes très significatives.
Le tableau du rendement financier sur 20 ans donne.
Rendement sur 20 ans (- == pertes, + == gain)
PWc
0,3 0,5 1,0
Dépenses 4 098 € 4 960 € 6 685 €
Revenu 706 € 1 412 € 2 000 €
(+) gain ou (-) perte
-3 392 € -3 548 € -4 685 €
-82,78% -71,54% -70,08%
MWh/an 0,3 0,6 1,2
Coût annuel 170 € 177 € 234 €
Après 20 ans l’installation est considérée comme n’ayant plus de valeur.
Les pertes ne font que d’augmenter avec les PWc.
De manière positive, :
Pour une installation de 0.5 KWc (~2 panneaux) et avec un budget de ~177 €/an pendant 20
ans on produit 0.6 MWh/an d’énergie propre, soit :
• 5% d’une maison au chauffage électrique (~12 MWh/an)
• 33% de l’énergie d’une maison au chauffage non électrique (~1.8MWh/an).
30 Jaroc
13.2. En vente partielle.
Ce type d’installation bascule en permanence entre tarif de non consommation et tarif de vente
partielle.
Les hypothèses de base sont prises.
L’hypothèse de consommation partielle donne en % la vente de l’énergie produite
PWc total
1 2 3 4 5 6 7 8 9
50% 75% 83% 88% 90% 92% 93% 94% 94%
Le gain cumulé sur 20 ans d’une installation de 1 KWc est de 3 176 € 3 KWc est de 10 235 € 6 KWc est de 17 266 € 9 KWc est de 25 913 €
La première année il y a tous les frais de raccordement, après seul l’abonnement à 161€ compte
Le coût est important la première année, puis vers 10 ans le remplacement des Onduleurs est pris en compte.
Le rendement est toujours négatif.
31 Jaroc
Rendement sur 20 ans (- == pertes, + == gain)
PWc
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Dépenses 8 185 € 11 635 € 15 085 € 18 535 € 21 985 € 25 435 € 28 885 € 32 335 € 35 785 €
Revenu 3 176 € 6 706 € 10 235 € 11 501 € 14 383 € 17 266 € 20 148 € 23 031 € 25 913 €
(+) gain ou (-) perte
-5 009 € -4 929 € -4 850 € -7 034 € -7 602 € -8 169 € -8 737 € -9 304 € -9 872 €
-61,19% -42,37% -32,15% -37,95% -34,58% -32,12% -30,25% -28,77% -27,59%
MWh/an 1,2 2,4 3,5 4,7 5,9 7,1 8,3 9,5 10,6
Coût annuel 250 € 246 € 242 € 352 € 380 € 408 € 437 € 465 € 494 €
Après 20 ans l’installation est considérée comme n’ayant plus de valeur.
Les pertes ne font que d’augmenter avec les PWc.
De manière positive, :
Pour une installation de 3 KWc (~12 panneaux) et avec un budget de ~250 €/an pendant 20
ans on produit 3.5 MWh/an d’énergie propre, soit :
• 30% d’une maison au chauffage électrique (~12 MWh/an)
• L’énergie de 2 maisons au chauffage non électrique (~1.8MWh/an).
Pour une installation de 6 KWc (~24 panneaux) et avec un budget de ~410€/an pendant 20
ans, on produit ~7 MWh/an d’énergie propre, soit :
• 58% d’une maison au chauffage électrique (~12 MWh/an)
• L’énergie de ~4 maisons au chauffage non électrique (~1.8MWh/an).
32 Jaroc
13.3. En vente totale.
La gestion de ce type d’installation est plus simple, on produit et vend tout à un prix fixe.
Le gain cumulé sur 20 ans d’une installation de 1 KWc est de 5 529 € 3 KWc est de 16 587 € 6 KWc est de 23 732 € 9 KWc est de 35 598 €
La première année il y a tous les frais de raccordement, après seul l’abonnement à 161€ compte
Le coût est important la première année, puis vers 10 ans le remplacement des Onduleurs est pris en compte
!! ce graphe est fait jusqu’à 16KWc… L’effet de la prime même dégressif est significatif. Avec un tarif de vente pour les installations <3KWc on parvient à faire +10% Vers 9KWc on atteint presque 0%, après, la vente à 0.121€ reduit tout bénéfice.
33 Jaroc
Rendement sur 20 ans (- == pertes, + == gain)
PWc
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Dépenses 8 185 € 11 635 € 15 085 € 18 535 € 21 985 € 25 435 € 28 885 € 32 335 € 35 785 €
Revenu 5 529 € 11 058 € 16 587 € 15 821 € 19 777 € 23 732 € 27 687 € 31 643 € 35 598 €
(+) gain ou (-) perte
-2 656 € -577 € 1 502 € -2 714 € -2 208 € -1 703 € -1 198 € -692 € -187 €
-32,45% -4,96% 9,96% -14,64% -10,04% -6,70% -4,15% -2,14% -0,52%
MWh/an 1,2 2,4 3,5 4,7 5,9 7,1 8,3 9,5 11,7
Coût annuel 133 € 29 € -75 € 136 € 110 € 85 € 60 € 35 € 9 €
Après 20 ans l’installation est considérée comme n’ayant plus de valeur. Le rendement de
l’installation est positif sous 2 à 3 KWc puis il faut monter à plus de 11 KWc pour retrouver ces
conditions.
De manière positive :
Pour une installation de 3 KWc (~12 panneaux) on gagne ~75€/an pendant 20 ans, on produit
3.5MWh/an d’énergie propre soit :
• Soit 30% d’une maison au chauffage électrique (~12 MWh/an)
• L’énergie de 2 maisons au chauffage non électrique (~1.8MWh/an).
Pour une installation de 6 KWc (~24 panneaux) et avec un budget de ~85€/an pendant 20 ans, on
produit 7.1MWh/an d’énergie propre soit :
• Soit 38% d’une maison au chauffage électrique (~12 MWh/an)
• L’énergie de ~4 maisons au chauffage non électrique (~1.8MWh/an).
Pour une installation de 12KWc (48 panneaux) et avec un budget de ~479 €/an pendant 20 ans, on
produit 15.6MWh/an d’énergie propre, soit :
• Soit plus de 130% d’une maison utilisant le chauffage électrique (~12 MWh/an)
• L’énergie de 8.5 maisons au chauffage non électrique (~1.8MWh/an).
La vente totale de puissance donne moins le sentiment de faire quelque chose pour la planète mais
c’est plus avantageux que la vente partielle, pour laquelle les tarifs sont plus faibles.
34 Jaroc
14. Conclusion.
La France est un pays assez ensoleillé pour permettre une bonne exploitation de l’irradiation solaire.
L’orientation des panneaux plein sud n’est pas une condition primordiale, dans l’achèvement d’une
bonne installation.
À nos latitudes, un suiveur 1 axe apporte un gain de l’ordre de 36 % par rapport à une installation
fixe. La mise en œuvre d’un suiveur 2 axes n’augmentera le rendement de 2.3 % pour une complexité
plus grande.
Bien que plus compliquée, une installation non reliée à réseau de distribution électrique est
exploitable dans la limite des faibles puissances.
La mise en production d’une installation avec le réseau de distribution présente plus de contraintes
et si on ne prend pas garde l’effet financier souhaité peut s’avérer très difficile à atteindre.
La seule configuration qui est bénéficiaire sur 20 ans d’exploitation est la vente totale pour une
installation de productions proches de 2 à 3 KWc. Juste en deçà de 9 KWc on a aussi une
configuration qui peut présenter un rendement global légèrement positif.
La mise en place d’une installation photovoltaïque est pleine d’embuches et ses promesses ne sont
pas toujours là.
En France le coût de l’électricité est assez bas et il ne peut pas être concurrencé par la production
solaire individuelle. Sans les primes offertes à l’installation et un prix de rachat contrôlé, il ne faut pas
espérer de gains sur le long terme. Comme montré dans ce travail, à un coût faible par année, on
peut participer à l’émergence d’énergie alternative durable.
Les choix industriels du pays dans les années 60 ont été et sont toujours, risqués mais force est de
constater que cette solution a été bénéfique pour le pays. Le risque d’accident majeur est toujours
très présent et l’orientation vers les sources alternatives est nécessaire.
Reste à espérer que les choix commerciaux et politiques à venir n’amèneront pas à un désastre dans
la production solaire comme celui qui a eu lieu en Espagne.
https://fr.wikipedia.org/wiki/énergie_solaire_en_Espagne
Des sites peuvent aider dans la prise de décision du choix d’installation
http://www.photovoltaique.info/-Particuliers-.html
http://forum-photovoltaique.fr/
