Rapport de dimensionnement de système photovoltaïque · La Maison ZEN Conçue et réalisée par Cythelia, inaugurée en novembre 2007, la maison ZEN (Zéro Energie Net) met en oeuvre

CYTHELIA

Adresse: La maison ZenLe Chef Lieu73000 Montagnole

La maison ZEN

Rapport dedimensionnement de

système photovoltaïque

Projet : Maison Zen

Client : Cythelia

Adresse : Le Chef Lieu

73 000 Montagnole

www.cythelia.fr

Téléphone : 04 79 25 62 60

E-Mail : [email protected]

N'imprimez ce document que si cela est nécessaire, et si possible sur papier recyclé

Maison Zen-2011-05-30T11-48-30.pdfPage 1 / 23

http://www.archelios.fr/

La Maison ZEN

Conçue et réalisée par Cythelia, inaugurée en novembre 2007, la maison ZEN (Zéro Energie Net) met en oeuvre pour la première fois en France les principes constructifs des maisons à énergie positive.

Exemple d'étude de gisement solaire

Grâce au plugin SketchUp-Archelios il est possible de réaliser des études de gisement solaire multipoints et de filtrer les portions de toiture inexploitables. Ci dessus un exemple d'étude de gisement avec un masque proche important.




. Hypothèses :Référentiel météorologique :

Nom de la station ChambéryLatitude (°) 45.56Longitude (°) 5.91Altitude (en m) 281Albédo moyen - premier trimestre 0.37 - second trimestre 0.20 - troisième trimestre 0.20 - quatrième trimestre 0.23Données annuellesRayonnement direct (kWh/m2) 620.00Rayonnement diffus (kWh/m2) 631.00Irradiation Globale (kWh/m2) 1251.00

Origine des données météorologiques :Données MeteoNorm issues des bases de données Cythelia, Interpolation du rayonnement : insolation (81-2000), Ta (96-2005)




Présentation du site :

Nom du site Maison ZENLatitude (°) 45.54Longitude (°) 5.91Altitude (en m) 591Gisement solaire annuelGlobal horizontal sans masque (kWh/m²/an) 1272Global horizontal avec masque (kWh/m²/an) 1220Facteur d'ombrage 0.96

Irradiation solaire mensuelle à l'horizontale (kWh/m2):

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14

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9 16

Direct

Diffus

Masques :

-180° -150° -120° -90° -60° -30° 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180°0°5°

10°15°20°25°30°35°40°45°50°55°60°65°70°75°80°85°90°

JanvierFévrier

MarsAvrilMaiJuin

JuilletAoûtSeptembreOctobreNovembreDécembre

Modèle de diffus : Hay et Davies

(Facteur d'ombrage annuel = Gisement annuel avec masque / Gisement annuel sans masque )




Illustration du champ PV numéro 1 : Toit Sud Maison ZEN

Toiture SUD

Surface : 99 m2Orientation : Sud Est ( 20 degrés par rapport au Sud)Inclinaison : 38 degrésNombre de modules : 120Puissance crête : 6.6 kWc

Commentaires :

La toiture sud est intégralement photovoltaïque.

Le paramètre de perte par dispersion des caractéristiques a été valué à 0.0 car un tri des modulesen fonction des flash tests a été effectué.




. Descriptif technique :Description du champ PV numéro 1 : Toit Sud Maison ZEN

Nom du champ Toit Sud Maison ZEN

Modules - Fabricant Sulfurcell Solartechnik GmbH - Modèle Sulfurcell Solartechnik Gmbh - SCG55-HV - Technologie CIS - Puissance STC (Wc) 55.0 - Vpmax (V) 39.0 - Icc (A) 1.70 - Rendement STC (%) 6.6 - Nombre de modules 120 - Modules en série 10 - Branches en parallèle 12 - Puissance installée (kWc) 6.60 - Surface (m²) 98.8 - Masse surfacique (kg/m²) 17.0 - Masse totale (kg) 1 680.0

Onduleur - Fabricant SMA - Modèle SMA - Sunny Boy SB 2500 - Puissance nominale (W) 2 480 - Tension d'entrée maximale (V) 600 - Nombre d'onduleurs 2 - Puissance totale (kW) 5.0 - Rendement maximum (%) 94.1 - Rendement européen (%) 93.2

Géométrie - Longueur (m) 16.29 - Largeur (m) 7.00 - Espacement horizontal (mm) 0 - Espacement vertical (mm) 0Type de suivi : FixeOrientation (°): -20Inclinaison (°): 38

Hypothèses de dégradation du champ :

Dispersion des caractéristiques (%) : 0.00

Vieillissement des modules (%/an) : 0.44

Ventilation des modules : 0.30 (lame d'air entre 2.5 cm et 7.5 cm)




Schéma de calepinage du champ numéro 1 : Toit Sud Maison ZEN

Dimensions du toit (m): Longueur du toit : 16.30Largeur du toit : 7.00Dimensions du champ (m): Longueur du champ : 16.30Largeur du champ : 7.00Marges et espaces (m): Marge horizontale: 0.00Marge verticale: 0.00Espace horizontal entre les modules : 0.00Espace vertical entre les modules : 0.00Abergement horizontal : 0.61Abergement vertical : 0.22




Détails de production du champ PV numéro 1 : Toit Sud Maison ZEN

Production DC (moyenne sur la durée d'observation) en kWh

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Production DC

Indicateurs de validité :

Status Valeur Mini Maxi- Projet - Vco (-10°C) OK 563.5 1 000.0- Onduleur - Vco (-10°C) OK 563.5 600.0Tension à la puissance maxi Vmp (70°C) OK 337.3 224.0Courant de court circuit Icc (A) OK 10.1 13.0Ratio P nominale onduleurs/P crête (%) OK 0.75 0.70 1.10

* formule : tension générateur PV * coefficient de la norme <= tension d'entrée maximale admissible par l'onduleur




Diagramme des pertes du champ PV numéro 1 : Toit Sud Maison ZENGisement solaire :

Irradiation globaleà l'horizontale1272.5 kWh/m2/an

Irradiation globaleInclinaison : 38 °Orientation : -20 °+11 %+146.3 kWh/m2/an

Pertes dues aux masques-3.5 % -49.6 kWh/m2/an

Pertes dues à l'incertitude météo-2.0 % -28.4 kWh/m2/an

Pertes dues à l'encrassement des modules-2.0 % -28.4 kWh/m2/an

Irradiation globale résultante dans le plan des modules : 1300.0 kWh/m2/an

Pertes dues à l'angle d'incidence-0.9 % -12.5 kWh/m2/an

Productible du champ de modules DC:

Irradiation 1300.0 kWh/m2/anRendement module : 6.68%Surface totale : 98.9 m2-> 8579.8 kWh/an

Pertes dues au vieillissement des modules-0.440 %/an -4.494 % (moyenne sur 20 ans) -385.6 kWh/an

Pertes dues à la température-3.2 % , -271.3 kWh/an

Pertes dues à la dispersion des caractéristiques-0.0 % -0.0 kWh/an

Production DC 7935.2 kWh/an

Productible système :


Pertes dans les câbles DC-1.0 % , -83.1 kWh/an

Pertes onduleur-3.6 % (dont -0.0 % pour l'écrêtage), -284.6 kWh/an ( -0.0 kWh/an pour l'écrêtage)

Pertes dans lescâbles AC-1.0 % , -75.7 kWh/an

Production AC 7491.8 kWh/an

Ratio de performance moyen : 82.90 %




Illustration du champ PV numéro 2 : Toit Nord Maison ZEN

Toiture NORD

Surface : 99 m2Orientation : Nord Ouest ( 20 degrés par rapport au Nord)Inclinaison : 38 degrés

Nombre de modules : 120Puissance crête : 6.6 kWc




. Descriptif technique :Description du champ PV numéro 2 : Toit Nord Maison ZEN

Nom du champ Toit Nord Maison ZEN

Modules - Fabricant Sulfurcell Solartechnik GmbH - Modèle Sulfurcell Solartechnik Gmbh - SCG55-HV - Technologie CIS - Puissance STC (Wc) 55.0 - Vpmax (V) 39.0 - Icc (A) 1.70 - Rendement STC (%) 6.6 - Nombre de modules 120 - Modules en série 10 - Branches en parallèle 12 - Puissance installée (kWc) 6.60 - Surface (m²) 98.8 - Masse surfacique (kg/m²) 17.0 - Masse totale (kg) 1 680.0

Onduleur - Fabricant SMA - Modèle SMA - Sunny Boy SB 2500 - Puissance nominale (W) 2 480 - Tension d'entrée maximale (V) 600 - Nombre d'onduleurs 2 - Puissance totale (kW) 5.0 - Rendement maximum (%) 94.1 - Rendement européen (%) 93.2

Géométrie - Longueur (m) 16.29 - Largeur (m) 7.00 - Espacement horizontal (mm) 0 - Espacement vertical (mm) 0Type de suivi : FixeOrientation (°): 160Inclinaison (°): 38

Hypothèses de dégradation du champ :

Dispersion des caractéristiques (%) : 0.00

Vieillissement des modules (%/an) : 0.44

Ventilation des modules : 0.30 (lame d'air entre 2.5 cm et 7.5 cm)




Schéma de calepinage du champ numéro 2 : Toit Nord Maison ZEN

Dimensions du toit (m): Longueur du toit : 16.30Largeur du toit : 7.00Dimensions du champ (m): Longueur du champ : 16.30Largeur du champ : 7.00Marges et espaces (m): Marge horizontale: 0.00Marge verticale: 0.00Espace horizontal entre les modules : 0.00Espace vertical entre les modules : 0.00Abergement horizontal : 0.61Abergement vertical : 0.22




Détails de production du champ PV numéro 2 : Toit Nord Maison ZEN

Production DC (moyenne sur la durée d'observation) en kWh

Janv

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Févr

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464

684

774 765

591

334

174

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Production DC

Indicateurs de validité :

Status Valeur Mini Maxi- Projet - Vco (-10°C) OK 563.5 1 000.0- Onduleur - Vco (-10°C) OK 563.5 600.0Tension à la puissance maxi Vmp (70°C) OK 337.3 224.0Courant de court circuit Icc (A) OK 10.1 13.0Ratio P nominale onduleurs/P crête (%) OK 0.75 0.70 1.10

* formule : tension générateur PV * coefficient de la norme <= tension d'entrée maximale admissible par l'onduleur




Diagramme des pertes du champ PV numéro 2 : Toit Nord Maison ZENGisement solaire :

Irradiation globaleà l'horizontale1272.5 kWh/m2/an

Irradiation globaleInclinaison : 38 °Orientation : 160 °-35 %-449.7 kWh/m2/an

Pertes dues aux masques-2.1 % -17.7 kWh/m2/an

Pertes dues à l'incertitude météo-2.0 % -16.5 kWh/m2/an

Pertes dues à l'encrassement des modules-2.0 % -16.5 kWh/m2/an

Irradiation globale résultante dans le plan des modules : 745.8 kWh/m2/an

Pertes dues à l'angle d'incidence-3.2 % -26.3 kWh/m2/an

Productible du champ de modules DC:

Irradiation 745.8 kWh/m2/anRendement module : 6.68%Surface totale : 98.9 m2-> 4922.5 kWh/an

Pertes dues au vieillissement des modules-0.440 %/an -4.494 % (moyenne sur 20 ans) -221.2 kWh/an

Pertes dues à la température-1.5 % , -74.7 kWh/an

Pertes dues à la dispersion des caractéristiques-0.0 % -0.0 kWh/an


Productible système :


Pertes dans les câbles DC-1.0 % , -48.5 kWh/an

Pertes onduleur-4.4 % (dont -0.0 % pour l'écrêtage), -202.6 kWh/an ( -0.0 kWh/an pour l'écrêtage)

Pertes dans lescâbles AC-1.0 % , -43.8 kWh/an

Production AC 4335.1 kWh/an

Ratio de performance moyen : 81.59 %




. Résultats :Résultats de production (moyenne sur la durée d'observation):

Nombre total de modules 240Puissance crête (kWc) 13.2Production annuelle DC (kWh) 12 565Production annuelle AC (kWh) 11 827Besoins annuels (kWh) 7 267Productible spécifique DC (kWh/kWc) 952Productible spécifique AC (kWh/kWc) 896Ratio de performance moyen* (%) 82.24Ratio initial de performance** (%) 86.11

Production et besoins mois par mois en kWh (AC):

Janv

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1 750

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976

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1 199

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1 514

351

1 606

516

1 660

533

1 413

533

1 041

340

698

641

425

825

316

882

Production

Besoins

*Valeur moyenne du ratio de performance pendant la durée d'observation

**Valeur initiale du ratio de performance (année 0, hors vieillissement)




Investissements et coûts initiaux:

INVESTISSEMENTS MATERIELS Total (€) €/WcMODULESModules 36 960 2.79

RESTE DU SYSTEME (BOS)Onduleurs 3 472 0.26Câbles 1 500 0.11Boitiers électriques 1 600 0.12Protections électriques 1 400 0.10Structures 2 400 0.18Installation 8 000 0.60

TOTAL DU RESTE DU SYSTEME 18 372 1.39

CHARGES PREMIERE ANNEE (H.T.)Coût raccordement électrique 300 0.02Contrôle 125 0.00

RESUME Total (€) €/WcInvestissement total HT 55 757 4.22Taux de TVA (%): 19.6 -- Investissement TTC 66 685 5.05

Hypothèses de simulation du projet :

Montant de l'emprunt (€) : 40000

Taux d'intérêt (%) : 4.00




Résultats économiques** :

PRODUITSRevenus bruts moyens*** (€/an) 7 407CHARGES ANNUELLESCoût de maintenance/entretien (€/an) : 431Location compteur EDF 71RESULTATSRevenus nets (€/an) moyens 6 905

RESULTATS ECONOMIQUESCoût global actualisé (€/kWh) 0.380Valeur actuelle nette (€) 26 543Temps de retour brut (années) 11Temps de retour actualisé (années) 14Taux de rentabilité interne (%) 5.58Taux d'enrichissement en capital 0.38

EMISSIONS EVITEES Equivalent C * (kg) 5 923 Equivalent CO2 * (kg) 21 717

*Quantité de gaz à effet de serre qui aurait été émise sur la durée d'observation en produisant cette électricité en France par des moyens conventionnels (92 g eq CO2/kWh).

Attention, ceci ne veut pas dire que toutes ces émissions sont évitées, car la fabrication et le transport des modules PV génèrent aussi des émissions de gaz à effet de serre.

Hypothèses de simulation du projet :

Durée d'observation économique (années) : 20

Taux d'actualisation réel (%) : 1.76

Incertitude météo (%) : 2.00

Encrassement des modules (%) : 2.00

Pertes électriques dans les câbles (%): 1.0

Tarif d'achat de l'électricité (€/kWh) : 0.5800

** selon la Méthode TEC (Taux d’Enrichissement en Capital) développée par Bernard Chabot, économiste à l’ADEME.

*** avec prise en compte de l'évolution des tarifs d'achat 2010




Résultats détaillés :

Productions annuelles AC (kWh) :

0

2 500

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7 500

10 000

12 500 12

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274

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12

166

12

113

12

060

12

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954

11

901

11

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0

Tarif d'achat de l'électricité (€/kWh) :

0.000

0.0500

0.1000

0.1500

0.2000

0.2500

0.3000

0.3500

0.3999

0.4500

0.4999

0.5499

0.6000

0.6500

0.7000

0.5

800

0.5

846

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893

0.5

940

0.5

987

0.6

035

0.6

084

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132

0.6

181

0.6

231

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281

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Revenus nets en € courants (non actualisés) :

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7 500 6

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Illustration du Temps de retour Brut :

-100 000

-75 000

-50 000

-25 000

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040

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Revenus nets actualisés (€ constants) :

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3 500

4 000

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Illustration du Temps de retour actualisé et de la Valeur Actuelle Nette :

-75 000 -70 000 -65 000 -60 000 -55 000 -50 000 -45 000 -40 000 -35 000 -30 000 -25 000 -20 000 -15 000 -10 000

-5 000 0

5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 35 000

-69

533

-63

042

-56

772

-50

717

-44

868

-39

219

-33

764

-28

495

-23

407

-18

494

-13

748

-9 1

66 -4 7

41 -467

3 6

58 7 6

42 1

1 49

0 1

5 20

4 1

8 79

1 2

2 25

5 2

5 59

8

Ann

ée 0

Ann

ée 1

Ann

ée 2

Ann

ée 3

Ann

ée 4

Ann

ée 5

Ann

ée 6

Ann

ée 7

Ann

ée 8

Ann

ée 9

Ann

ée 1

0A

nnée

11

Ann

ée 1

2A

nnée

13

Ann

ée 1

4A

nnée

15

Ann

ée 1

6A

nnée

17

Ann

ée 1

8A

nnée

19

Ann

ée 2

0




Résultats économiques sur la durée d'observation :

A

nnée 1A

nnée 2A

nnée 3A

nnée 4A

nnée 5A

nnée 6A

nnée 7A

nnée 8A

nnée 9A

nnée 10

Production A

C annuelle (kW

h) 12 328

12 274 12 220

12 166 12 113

12 060 12 007

11 954 11 901

11 849

Côut renouvellem

ent onduleurs (€) 0

0 0

0 0

0 0

0 0

3 472

FLU

X D

'EX

PLO

ITA

TIO

N en €uros courants

Tarif d'achat de l'électricité (€/kW

h) 0.5800

0.5846 0.5893

0.5940 0.5987

0.6035 0.6084

0.6132 0.6181

0.6231

Revenus bruts

7 151 7 176

7 202 7 228

7 253 7 279

7 305 7 331

7 357 7 383

Coûts de m

aintenance 355

362 369

376 384

392 399

407 415

424

Autres charges

58 59

60 62

63 64

65 67

68 69

Revenus N

ets 6 738

6 755 6 772

6 789 6 807

6 823 6 840

6 857 6 874

6 890

Charges financières

1 600 1 546

1 490 1 432

1 372 1 309

1 244 1 176

1 105 1 031

Résultats avant im

pôts, taxes et IS 5 138

5 209 5 282

5 357 5 435

5 514 5 597

5 681 5 769

5 859

AC

TU

ALIS

AT

ION

(€ constants)

Revenus nets

6 738 6 755

6 772 6 789

6 807 6 823

6 840 6 857

6 874 6 890

Taux d'actualisation

1.0379 1.0774

1.1183 1.1608

1.2049 1.2507

1.2983 1.3476

1.3988 1.4520

Revenus nets actualisés

6 491 6 270

6 056 5 849

5 649 5 455

5 269 5 088

4 914 4 745




Résultats économiques sur la durée d'observation :

A

nnée 11A

nnée 12A

nnée 13A

nnée 14A

nnée 15A

nnée 16A

nnée 17A

nnée 18A

nnée 19A

nnée 20

Production A

C annuelle (kW

h) 11 797

11 745 11 693

11 642 11 590

11 539 11 489

11 438 11 388

11 338

Côut renouvellem

ent onduleurs (€) 0

0 0

0 0

0 0

0 0

0

FLU

X D

'EX

PLO

ITA

TIO

N en €uros courants

Tarif d'achat de l'électricité (€/kW

h) 0.6281

0.6331 0.6381

0.6433 0.6484

0.6536 0.6588

0.6641 0.6694

0.6748

Revenus bruts

7 410 7 436

7 463 7 489

7 516 7 543

7 570 7 597

7 624 7 651

Coûts de m

aintenance 432

441 450

459 468

477 487

497 506

517

Autres charges

71 72

74 75

77 78

80 81

83 85

Revenus N

ets 6 907

6 923 6 939

6 955 6 971

6 987 7 003

7 019 7 034

7 050

Charges financières

955 875

793 707

617 524

427 327

222 113

Résultats avant im

pôts, taxes et IS 5 952

6 048 6 147

6 249 6 354

6 463 6 576

6 692 6 812

6 936

AC

TU

ALIS

AT

ION

(€ constants)

Revenus nets

6 907 6 923

6 939 6 955

6 971 6 987

7 003 7 019

7 034 7 050

Taux d'actualisation

1.5071 1.5644

1.6239 1.6856

1.7496 1.8161

1.8851 1.9567

2.0311 2.1083

Revenus nets actualisés

4 582 4 425

4 273 4 126

3 984 3 847

3 715 3 587

3 463 3 344




Glossaire* : Puissance crête : Puissance (en Wc) fournie par les modules dans les conditions de test standard (1 000 W/m², spectre AM 1.5, température de cellule de 25°C), s'exprime en Watts

Productible : Energie produite par l'installation photovoltaïque par an en kWh/an

AC: Courant alternatif (Alternative Current).

DC: Courant continu (Direct Current)

Puissance NOCT: Température d'utilisation de cellule (TUC en français et NOCT3 en anglais). Température atteinte par une cellule encapsulée dans un module soumis à une irradiance de 800W/m² , à une température ambiante de 20 °C, une inclinaison de 45 ° et avec un vent de 1 m/s dans les conditions de circuit ouvert.

Productible spécifique: Productible ramené à la puissance installée, il s'exprime en kWh/kWc

Coefficient de performance: Ratio entre le productible spécifique et l'irradiation annuelle incidente dans le plan des modules

Temps de retour brut : Exprimé en années, c'est le temps nécessaire pour amortir l'investissement. C'est le ratio entre l'investissement initial et le cash-flow (recettes - dépenses) annuel

Actualisation: Consiste à ramener sur une même base des flux financiers non directement comparables car survenant à des dates différentes

Taux d'actualisation: Taux representant le coût d'accès au capital

VAN, Valeur Actuelle Nette : Somme des cash-flows annuels actualisés - investissement; c’est la valeur générée par le projet à la fin de la durée d'observation

Temps de retour actualisé: Exprimé en années, il comptabilise le temps nécessaire pour amortir l’investissement en tenant compte du phénomène d’actualisation.C’est le ratio entre l'investissement initial et le cash-flow actualisé (recettes - dépenses) annuel

TRI, Taux de Rentabilité Interne : Taux d'actualisation qui annule la VAN

TEC, Taux d'Enrichissement en Capital : Ratio entre la VAN et l'investissement

RdS, reste du sytème (BOS) : Coût total du matériel à l'exception des modules

Coût global actualisé : c'est le ratio entre la somme des dépenses actualisées relatives au projet, et la somme des productions sur la période d’observation. C’est donc le prix de revient du kWh produit par l’installation (exprimé en €/kWh).

*Cours téléchargeables: Pour plus d'informations, profitez des cours fondamentaux sur les énergies renouvelables et le photovoltaïque mis à votre disposition gratuitement sur le site internet de Cythelia: http://www.cythelia.fr/formations.php



http://www.cythelia.fr/formations.php


Documents

Rapport de dimensionnement de système photovoltaïque · La Maison ZEN Conçue et réalisée par Cythelia, inaugurée en novembre 2007, la maison ZEN (Zéro Energie Net) met en oeuvre