Livre blanc photovoltaïque––––––––––––––––––––––––––––––––––––––La nouvelle génération de centrales photovoltaïques

I. Etat des lieux du photovoltaïque en France

II. Les points clés d’un investissement photovoltaïque Les panneaux

Les onduleurs

Le système d’intégration

Protections électriques

Le câblage

III. Le nouvel arrêté tarifaire : un accélérateur pour vos projets

IV. Quelques chiffres clés

Conclusion

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Liste des figures Figure 1 : Parc photovoltaïque français raccordé au réseau

- source : photovoltaique.info

Figure 2 : Process de fabrication d’un module photovoltaïque

Figure 3 : Effets indirects de la foudre sur une centrale photovoltaïque

Figure 4 : Chiffre d’affaires d’une station type 100 kWc polycristallin à Beauvais,

à 17,5 cts €/kWh

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I. Etat des lieux du photovoltaïque en France

A ce jour, 80% de la production énergétique mon-diale est faite à partir de ressources fossiles (gaz, pétrole, charbon), dont les émissions de gaz à effet de serre sont lourdes de conséquences sur le cli-mat. Il est plus que jamais important de décarboner notre production d’énergie, et en particulier le sec-teur de l’électricité.

La communauté internationale a pourtant gravé dans le marbre plusieurs objectifs qui doivent per-mettre de faire face aux défis climatique et énergé-tique de notre époque. Pour cela, il faudra diviser par deux les émissions mondiales de gaz à effet de serre d’ici 2050, ce qui implique une réduction com-prise entre 75% et 95% dans les pays industrialisés. Par ailleurs, l’accord de Copenhague de 2009 ins-crit clairement la volonté des Etats de limiter l’aug-mentation des températures mondiales moyennes en-deçà de 2°C.

Au-delà des enjeux climatiques, la raréfaction an-noncée des énergies fossiles exerce de lourdes pressions sur les prix. La hausse du prix de l’éner-gie, combinée au débat lancé par la catastrophe nucléaire de Fukushima, a posé les bases d’un débat sur la nécessité d’une nouvelle politique énergétique, et sur nos modes de production et de consommation. Deux priorités émergent : réduire nos consommations énergétiques d’un côté, et de l’autre développer des sources de production d’énergie moins porteuses d’externalités environ-nementales.

Figure 1 : parc photovoltaïque français raccordé au réseau - source : photovoltaique.info

Les énergies renouvelables en agriculture consti-tuent une alternative importante aux énergies conventionnelles utilisées actuellement. Ainsi, on constate une forte évolution de la puissance ins-tallée photovoltaïque dans le monde ces dernières années (+35% par an en moyenne depuis 1998).

Le photovoltaïque en agriculture a une place de plus en plus importante et un bel avenir. En effet, les ex-ploitations agricoles disposent de grandes surfaces de toiture sur leurs hangars et bâtiments, qui béné-ficient de bonnes conditions d’ensoleillement.

Le développement des systèmes photovoltaïques représente une bonne opportunité pour ce secteur, aussi bien du point de vue économique que pour la diversification des activités et la modernisation du milieu agricole. En effet avec le développement des énergies renouvelables (biomasse, biogaz, photo-voltaïque et éolien), le secteur agricole devient un acteur incontournable pour la production d’énergie «verte» et «locale».

Malgré les baisses successives des prix de revente de l’électricité, la rentabilité photovoltaïque est tou-jours présente grâce à la baisse du prix des maté-riels et une plus grande maitrise du métier.

En 2013, les conditions économiques sont toujours favorables. Pour preuve, les bilans d’ERDF au 31 décembre 2012 montrent une puissance raccordée de 3126 MW et 2323 MW toujours en file d’attente et en attente de raccordement.

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>>> Les panneaux

• TechnologieLes modules photovoltaïques bénéficient des pro-grès technologiques fait les laboratoires de re-cherche et développement de la filière.Premier point notable, les puissances des panneaux sont de plus en plus importantes. Cela signifie que la puissance installée pour une surface donnée sera plus importante qu’avec des panneaux des précé-dentes générations. Le bénéfice effectif pour les porteurs de projet est simple : pour une puissance donnée, moins de panneaux seront nécessaires donc – de fait – les coûts d’installation s’en voient réduits.Second point, la diversité des matériels disponibles. En effet, au sein d’une même technologie, les ren-dements peuvent varier fortement en fonction du fabricant et de la qualité de process. Ainsi, un poly-cristallin haut de gamme peut avoir un rendement supérieur à un monocristallin d’entrée de gamme ou moyenne gamme.

Enfin, dernier point, les rendements sont de plus en plus importants. Les améliorations constantes apportées par les fabricants sur leurs produits per-mettent aujourd’hui d’atteindre des rendements supérieurs à 1 000 kWh/kWc dans le Nord !

Il faut toutefois resté prudent car une centrale pho-tovoltaïque n’est pas constituée uniquement de quelques panneaux. C’est un ensemble formé par les panneaux, les onduleurs, le système d’inté-gration, les câblages,… Il est donc primordial de s’attacher à étudier un projet photovoltaïque dans sa totalité sans se focaliser uniquement sur un seul élément.

La réussite d’un projet dépendra de tous ces points qui mis bout à bout apporteront une rentabilité au projet.

• PrincipeUne cellule photovoltaïque est un composant élec-tronique qui, exposé à la lumière (photons), génère de l’électricité.

Figure 2 : process de fabrication d’un module pho-tovoltaïque

• RecyclageUne association nommée « PV CYCLE » a été fon-dée en 2007, sur le principe d’une reprise et d’un recyclage volontaire des panneaux en fin de vie par le constructeur. Les modules PV contiennent des matériaux qui peuvent être récupérés et réutilisés dans des nouveaux modules PV ou dans d’autres nouveaux produits. Des processus de recyclage industriels existent, tant pour le film mince que pour des modules de silicium.Depuis sa création, beaucoup de producteurs de module ont rejoint PV CYCLE, représentant autour de 70 % du marché PV de l’Europe. Il peut être sé-curisant de savoir si le fabricant de panneaux que vous aurez choisi pour votre projet fait partie de cette association (retrouvez cette liste sur leur site internet : www.pvcycle.org).

>>> Les onduleurs

L’onduleur a pour fonction de transformer le courant continu produit par les panneaux, en courant alter-natif normé, afin de le réinjecter sur le réseau public.D’un constructeur à l’autre, les rendements varient. De la même manière que pour les panneaux, l’ex-périence du fabricant, son implication dans une démarche qualité et R&D, le dépôt de brevets, les durées de garanties, sont des critères à prendre en compte. Le rendement va, au final, influencer forte-ment la rentabilité du projet.

>>> Le système d’intégration

Deux grandes familles de systèmes d’intégration sont utilisables :> Les systèmes respectant les critères d’intégra-tion au bâti qui doivent remplir les conditions :

- Le système photovoltaïque remplace des éléments du bâtiment qui assurent le clos et le couvert et assure la fonction d’étanchéité. Après installation, le démontage du module photovoltaïque ne peut se faire sans nuire à la fonction d’étanchéité- Pour les systèmes composés de modules rigides, les modules constituent l’élément principal d’étanchéité du système.

II. Les points clés d’un investissement photovoltaïque

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> Les systèmes respectant les critères d’inté-gration simplifiée au bâti qui doivent remplir les conditions :

- le système photovoltaïque est installé sur la toitured’un bâtiment. Il est parallèle au plan de laditetoiture.- Le système photovoltaïque remplace des élé-mentsdu bâtiment qui assurent le clos et couvert etassure la fonction d’étanchéité.

En fonction de votre configuration, de l’utilisation que vous faites du bâtiment et de votre charpente, votre prestataire doit pouvoir vous conseiller sur l’un ou l’autre des types de système d’intégration. Ce dernier devra aussi vous indiquer l’influence que peut avoir le système d’intégration retenu sur le ren-dement de l’installation.

>>> Protections électriques

La foudre peut provoquer des dommages impor-tants aux matériels électriques s’ils ne sont pas pro-tégés correctement. Comme le montre le schéma suivant, la foudre entraîne une surtension d’une amplitude très élevée (plusieurs kilovolts) dans le réseau électrique pendant un temps très court mais suffisant pour endommager les matériels.

Figure 3 : effets indirects de la foudre sur une centrale photovoltaïque

D’autre part, même si le risque d’impact direct est très faible, les impacts indirects sont beaucoup plus fréquents. Si la foudre frappe à un endroit, des ef-fets indirects de surtension se propagent dans les réseaux électriques jusqu’à un autre endroit, qui

peut être à plusieurs kilomètres de l’impact initial. Ce sont ces courants impulsionnels qui peuvent altérer tous matériels électriques se trouvant sur ce réseau.Pour contrer ce risque, il faut donc protéger l’instal-lation avec des parafoudres, en nombre suffisant, et correctement dimensionnés. Le professionnel s’en réfère à la norme UTE 15-712.

>>> Le câblage

La qualité et la section du câble installé sont des facteurs importants de réussite et de pérennité du projet. Le câble utilisé doit être un câble spécialisé pour l’électricité photovoltaïque, respectant des normes strictes (IEC 60 332-1), avec une double isolation, une résistance à des températures allant de - 40°C à +120°C, à l’humidité, aux UV, à l’abra-sion, à l’ozone... La section de ce câble doit être adaptée afin de limiter au maximum les pertes. Celle-ci dépend de la puissance, de l’intensité, de la longueur de ce câble, des conditions d’achemi-nement (enterré ou aérien). Au final, le rendement électrique peut varier de +/- 4%, selon la section choisie, et par conséquent, la rentabilité du projet peut varier aussi.

• Service après-venteL’engagement de l’installateur sur un délai d’inter-vention en cas de problème est très important. En effet, comme vu sur le graphique, le chiffre d’affaires hebdomadaire est élevé pendant la période estivale. Il convient donc de ne pas perdre de temps pour intervenir et régler le problème.

Figure 4 : Chiffre d’affaires d’une station type 100 kWc polycristallin à Beauvais, à 17,5 cts €/kWh

La présence d’un contrat de maintenance est à prévoir. Ce contrat pourrait inclure :

- Un engagement sur un délai d’intervention ;- Un service de suivi de production (télémainte-nance) afin justement de détecter d’éventuelles défaillances, le plus tôt possible ;- Une prise en charge des frais de pièces, main d’oeuvre, déplacement en cas d’intervention.

La proximité des équipes d’intervention est aussi un facteur clé pour intervenir dans des délais corrects.La multiplicité de ces points techniques montre bien que votre prestataire doit être capable de réaliser une étude technique détaillée de votre projet. L’ob-jectif doit être d’optimiser le potentiel de votre projet pour maximiser sa rentabilité. Votre prestataire se doit de vous apporter des conseils objectifs quant aux critères de choix des matériels et des services qui correspondent à votre besoin.

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Suite aux annonces successives de mesures pour le photovoltaïque, deux arrêtés viennent d’être pu-bliés en janvier dernier :

>>> Arrêté du 7 janvier 2013 modifiant l’arrêté du 4 mars 2011Les principales modifications de cet arrêté sont les suivantes :Modifications concernant le mécanisme de baisse tarifaire

• Les volumes cibles sont doublés, ce qui per-mettra un meilleur amortissement des baisses trimestrielles relativement au nombre de de-mandes de raccordement.Modifications concernant la grille tarifaire• Hausse de 5% du tarif T4 (intégration simpli-fiée), à compter du 1er octobre 2012.• Baisse de 20% du tarif dit T5, à compter du 1er octobre 2012.• Suppression des tarifs d’intégration au bâti pour les installations supérieures à 9 kWc à compter de la date d’entrée en vigueur de l’ar-rêté. Seul le tarif T1 pour les installations infé-rieures ou égales à 9 kWc est maintenu comme tarif d’intégration au bâti et ce, quel que soit l’usage du bâtiment.

>>> Arrêté du 7 janvier 2013 portant majoration des tarifsLa majoration est de 5% ou de 10% selon l’origine des panneaux, le nombre de critères respectés et la technologie (silicium cristallin, couche mince).

La majoration s’applique pour les demandes de rac-cordement effectuées pour la première fois :

• à compter du 1er octobre 2012 pour les instal-lations relevant du tarif T5• après l’entrée en vigueur de l’arrêté pour les installations relevant des tarifs T1 et T4

Pour résumer, les conséquences de ces nouveaux arrêtés sont :

• un tarif T1 de 31,59 c€/kWh (en date du 1er fé-vrier 2013) valable pour les installations jusqu’à 9 kWc en intégré bâti quel que soit l’usage du bâtiment. Les habitations ne sont plus les seules concernées, tous les toits peuvent accueillir ces centrales : granges, garages,…• l’utilisation de matériels européens (éligibles à la bonification de 5 ou 10 %) qui permettra de bénéficier de garanties et d’assurances euro-péennes. Ajoutons à cela que ces matériels de par leur meilleure technologie seront capables de dégager de meilleurs rendements et donc un cash-flow plus important sur la durée du contrat de rachat.• autre fait marquant en corrélation, le marché chinois est actuellement en train de se tendre. L’Europe n’est plus que le troisième marché pour les fabricants chinois, leur premier mar-ché étant leur marché intérieur. Cette situation a pour conséquence une hausse annoncée des prix des matériels chinois.• nous espérons enfin, que le doublement des volumes cibles annuels permettra un meilleur amortissement des baisses de tarif trimestrielles.

Voici une simulation chiffrée pour une centrale de 100 kWc avec des panneaux européens éligibles à la bonification du tarif de rachat de 10 %, en région Nord sur un bâtiment neuf.

Données du systèmePuissance PV ....................................99,75 kWcDégradation-totale .................................... 10 %

Alimentation d’électricité Conception de revente ..................................... ........................... Pour les premières 20 annéesRevente totale ..............................0,1900 €/kWh

Bilan des fraisInvestissement .............................. 150 000,00 €Coûts d’exploitation .........................2 696 €/anLocation de compteur ....................600,00 €/anCoût de raccordement .................... 20 000,00 €Rémunération revente 1ère année : 20 808,99 €/an

FinancementCréditTotal des crédits ...........................136 000,00 €1

Résultats après la méthode de valeur en capitalMontant du capital ............................. 133 934 €Durée d’amortissement ................. 11,9 annéesRentabilité des capitaux propres ........... 13,8 %Coût de production de courant .......0,13 €/kWh

III. Le nouvel arrêté tarifaire : un accélérateur pour vos projets

IV. Quelques chiffres clés

1 : Correspond à un emprunt de 80 % de l’investissement total à un taux de 3,5 %6

Voici enfin une simulation d’une centrale de 36 kWc sur un bâtiment existant, avec là encore des pan-neaux européens éligibles à la bonification du tarif de rachat de 10 % :

Données du systèmePuissance PV .........................................36 kWcDégradation-totale .................................... 10 %

Alimentation d’électricité:Conception de revente ...................................... ........................... Pour les 20 premières annéesRevente totale .................................0,20 €/kWh

Bilan des fraisInvestissement ..................................... 57 600 €Coûts d’exploitation (assurance et maintenance) ..........................................................1 260 €/anLocation de compteur ...........................60 €/anCoût de raccordement ........................... 1 630 €Rémunération revente 1ère année ......7 755 €/an

FinancementCrédit 1Total des crédits ................................... 47 384 €

RésultatsMontant du capital à 20 ans ................ 52 203 €Retour sur investissement ............. 11,3 annéesRentabilité des capitaux propres ........... 15,7 %Coût de production de courant .......0,13 €/kWh

Ces deux simulations montrent un retour sur inves-tissement entre 11 et 12 ans. Ces durées de retour sur investissement trouvent leur explication par la baisse du prix des matériels qui a été expliquée pré-cédemment.

Néanmoins de nombreux facteurs vont influencer la rentabilité d’un projet : l’orientation, la pente, la nature des matériels (modules, onduleurs, système d’intégration, câblages…). Pour cette raison, ces deux simulations donnent des chiffres clés mais une étude précise reste indispensable pour établir un prévisionnel précis d’un projet.

Conclusion

Le photovoltaïque en agriculture reste un investissement rentable tant pour les rénovations de toitures que dans le cadre d’un bâtiment neuf.Nous avons vu ici la multiplicité des éléments techniques auxquels il faut être vigilant.

Pour cette raison, un prestataire possédant une réelle expertise vous éta-blira une étude technique et économique complète de votre projet. Celle-ci sera à compléter par l’étude de gestion fiscale et financière de vos conseil-lers d’entreprise.

De la même manière, soyez vigilant sur les contrats de services pour votre centrale photovoltaïque. Gardez en ligne de mire que cet investissement est là pour 20 ans. Votre prestataire doit donc vous accompagner pour sé-curiser et pérenniser cette source de revenu

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