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L'énergie du soleil ou solaire est l'énergie récoltée du rayonnement solaire sous forme de chaleur ou d'électricité.
Les panneaux photovoltaïques (aussi appelés modules ou capteurs PV) transforment le rayonnement du soleil en électricité. Le phénomène physique s'appelle l'effet photovoltaïque.
Les panneaux solaires thermiques (aussi appelés module ou capteur TH) transforment les rayons du soleil en chaleur, qu’ils transmettent ensuite à un circuit hydraulique. Cette chaleur solaire s'utilise pour produire de l'eau chaude sanitaire, pour chauffer des locaux, mais aussi pour les processus industriels et la climatisation.
Même en Suisse, l'énergie solaire est disponible en abondance. Le rayonnement annuel sur sa surface est presque 200 fois plus élevé que sa consommation durant la même période. Remplaçant les combustibles fossiles, l'énergie solaire permet de réduire fortement l'impact sur l'environnement, par ex. les émissions de CO2. De surcroît, elle ne pose aucun risque et évite des dépendances internationales. L'exploitation de cette source d'énergie ouvre la voie à la Suisse vers un approvisionnement en énergie écologique, sûr et indépendant
Environ la moitié des besoins en électricité annuels pourrait être produite avec du photovoltaïque sur les toits et façades de Suisse. Si une partie des surfaces est utilisée pour la production de chaleur, alors environ un 10ème des besoins en chaleur et presque 30% des besoins en électricité pourraient être produits sur des bâtiments. Trouvez plus de détails dans l’étude « Potentiel solaire Suisse » (étude en allemand) de Meteotest (2017). Cette estimation ne prend pas en compte le potentiel sur les infrastructures (p.e. places de parc, lacs de barrage, protections anti-bruit) et les espaces libres déjà impactés (domaines de ski, réserves pour la construction, etc.) grâce auxquels au moins 10% de plus des besoins en courant actuels pourraient être couverts.
Ainsi, le courant et la chaleur solaires forment, en parallèle à l’hydraulique, les piliers centrales de l’approvisionnement futur en énergie de la Suisse.
En Suisse, produire un kilowattheure d'électricité solaire émet 80.5 g d'équivalents de CO2 (Source : treeze 2016), ou de seulement 42 g en exploitant une technologie moderne et efficace (Source: Rufer/Braunschweig: Die bessere Ökobilanz von Solarstrom, in: Umweltperspektiven 4/13 (PDF)). Ces chiffres prennent en compte la fabrication du système PV entier. Une centrale à gaz affiche des émissions de près de 598 g, tandis qu'une centrale à lignite en génère même 1220 g. Le mix électrique européen émet 466 g d'équivalents CO2 par kilowattheure (Source: treeze 2016 (voir ci-dessus)). L'électricité solaire génère donc au minimum 6 fois moins d'émissions de gaz à effet de serre et apporte une contribution importante à la protection du climat. Les panneaux solaires installés en 2017 en Suisse réduisent d'environ 610'000 tonnes les émissions annuelles d'équivalents CO2.
Dans quelle mesure les capteurs solaires thermiques permettent-ils de réduire les émissions de CO2 ?
Par comparaison avec la préparation d'eau chaude sanitaire par le pétrole, une installation solaire thermique typique émet près de 0,6 tonnes de CO2 en moins chaque année. Les installations solaires thermiques réalisées en 2017 en Suisse réduisent de près de 170'000 tonnes les émissions annuelles d'équivalents CO2.
Ne serait-ce pas plus efficace de produire de l'électricité et de la chaleur solaires dans des pays à plus fort rayonnement afin de les transporter en Suisse ?
La Suisse bénéficie d'un rayonnement solaire annuel moyen d'environ 1100 kilowattheures (kWh) par mètre carré. Les régions plus en altitude atteignent même des valeurs dépassant les 1400 kWh, ce qui correspond au rayonnement en Méditerranée. Un foyer moyen de 3 à 4 personnes consomme annuellement près de 3600 kWh d'électricité, qu'une surface de 20 m2 de modules PV suffit à produire. En Suisse, le rayonnement du soleil est donc suffisant pour exploiter les installations solaires avec efficacité.
Pour transporter de l'électricité solaire sur des milliers de kilomètres, on ne dispose pas des lignes nécessaires et la transmission du courant causerait des pertes d'énergie considérables. Quant à la chaleur solaire, elle est impossible à transporter sur de longues distances : en arrivant, l'eau serait entièrement refroidie. C'est pourquoi l'approvisionnement futur en énergie sera décentralisé, ce qui signifie que l'énergie solaire sera produite à l'endroit où elle est consommée.
L'approvisionnement futur en énergie nécessite prioritairement la réduction de l'énergie de chauffage par une isolation améliorée. Les besoins en chaleur peuvent ainsi être couverts par des pompes à chaleur, du solaire thermique et du bois. L'alimentation en courant par du solaire photovoltaïque doit être complétée par des centrales hydrauliques, éoliennes et à biomasse, surtout en hiver. Une augmentation minime de la capacité de nos barrages suffit à assurer la balance saisonnière pour notre approvisionnement en électricité. Sur le long terme, de nouvelles technologies tel Power to Gas (transformation du courant excédentaire en gaz) auront aussi un rôle à jouer.
La sécurité de l'approvisionnement est-elle garantie si la Suisse dépend de plus en plus de l'énergie solaire ?
L'énergie solaire réduit la dépendance d'importations de pétrole, de gaz et d'uranium provenant de régions du monde peu stables. Elle permet à la Suisse de réduire ses dépenses pour ces agents énergétiques de plus de 10 milliards de francs chaque année. Le passage aux énergies renouvelables augmente donc la sécurité d'approvisionnement et la création de valeur dans notre pays même. Combinées, les diverses énergies renouvelables sont capables de garantir un approvisionnement en énergie sûr à tout moment : lors d'un ciel couvert ou de nuit, nous exploiterons l'hydraulique, l'éolien ou la biomasse. Le volume important d'électricité hydraulique en Suisse permet de compenser sans problème la production variable de courant solaire. La Suisse est donc prédestinée à une sortie rapide du nucléaire mais aussi pour une décarbonisation complète (renonciation au pétrole et au gaz naturel) de notre approvisionnement en énergie d’ici 2050. Les quantités disponibles en énergies renouvelables sont suffisamment grandes pour couvrir un déploiement massif de l’électromobilité et lune grande partie du chauffage de notre parc immobilier s’il est équipé de pompes à chaleur.
Les tarifs du courant traditionnel ne tiennent pas ou trop peu compte des coûts suivants : pollution, changement climatique, élimination de déchets radioactifs, risques d'accidents et conflits armés. Il s'agit de coûts externes qui sont pris en charge par le grand public et non par ceux qui les ont occasionnés. Une comparaison directe avec les énergies renouvelables est donc trompeuse. Malgré cela, l'énergie solaire remporte de plus en plus souvent la victoire : dès aujourd'hui, le courant conventionnel coûte plus cher dans de nombreux cas que l'électricité produite par sa propre installation PV. Tandis que les tarifs de l'électricité solaire continuent à baisser, ceux du courant produit par les nouvelles centrales nucléaires augmentent : on prévoit que l'électricité produite par la centrale Hinkley Point projetée en Angleterre coûtera 15 ct./kWh. C'est environ trois fois le tarif d'électricité générée par les anciennes centrales nucléaires suisses et plus cher que le courant solaire provenant des grosses centrales photovoltaïque en Suisse (env. 11 cts/kWh).
Toute toiture non ombragée durant toute l'année et dont l'orientation ne s'écarte pas plus de 45° du sud convient particulièrement bien au montage d'une installation solaire. Mais grâce au recul des prix des modules PV, même les toits orientés est-ouest et les façades arborent toujours plus de panneaux solaires.
L'orientation des panneaux solaires pour la production de chaleur dépend de la technologie mise en œuvre et du but de l'installation : sert-elle uniquement à réchauffer l'eau ou aussi à chauffer les locaux ? Une orientation au sud et un toit fortement incliné est idéal pour le solaire thermique, car elle permet d'exploiter au mieux le soleil en hiver.
Les fabricants de modules photovoltaïques donnent des garanties comprises entre 20 et 25 ans. La durée de vie moyenne se situe entre 30 et 40 ans. Les modules solaires thermiques bénéficient eux aussi d'une durée de service dépassant les 25 ans.
En combien de temps une installation solaire compense-t-elle l'énergie nécessaire à sa fabrication ?
On compare l'énergie grise nécessaire à la fabrication et à l'élimination d'une installation photovoltaïque avec la quantité d'énergie correspondante que les centrales européennes économisent grâce à la production d'électricité solaire. Sur cette base, la durée d'amortissement énergétique est comprise entre 1,5 et 2,2 ans, en fonction de la provenance des modules. Cela signifie qu'une installation PV économise l'énergie primaire non renouvelable investie dans sa fabrication entre 14 et 20 fois pendant sa durée d'exploitation de 30 ans au minimum. Voyez l'article sur l'éco-bilan de l'électricité solaire, mehr
Une installation solaire thermique possède une durée d'amortissement énergétique de moins d'un an.
En Suisse, les surfaces habitables et sur les bâtiments suffisent pour approvisionner une grande partie du pays en électricité. On peut néanmoins envisager une exploitation de surfaces à priori désavantagées, par exemple celles longeant des autoroutes ou voies ferrées, dans des dépôts de déchets désaffectés ou sur des paravalanches. Ce faisant, il s'agit de prendre en compte le rapport entre l'impact sur le paysage et le rendement énergétique (surtout en hiver) d'une installation.
Les près de 650 membres de l'Association Swissolar offrent environ 6'200 emplois. Par ailleurs, des multinationales de l'industrie solaire choisissent elles aussi la Suisse pour s'y établir. La branche du photovoltaïque génère un chiffre d'affaires annuel d'environ 750 millions de francs (en 2016, import et export incl.). L'industrie du solaire affiche un chiffre d'affaires annuel de près de 115 millions de francs, généré pour la plupart sur le marché suisse.
Une qualité technique élevée requiert des travaux exécutés par un personnel bien formé. Swissolar s'investit donc pour la formation de base et continue des professionnels. Elle propose des cours de planification et de réalisation d'installations solaires. Certaines autres formations sont reconnues par Swissolar pour l'inscription des entreprises au registre « Les Pros du solaire® » (certains cours donnent droit à l'enregistrement). Dans le but d'améliorer l'intégration de l'énergie solaire dans la formation d'apprenti(e)s, Swissolar collabore avec les associations et établissements de formation professionnels.
Le marché de l'énergie est faussé depuis longtemps : les énergies fossiles et nucléaires comportent des coûts non couverts et des subventions indirectes, qui sont payés par la collectivité et dont on tient insuffisamment compte par rapport aux énergies renouvelables.
La Suisse a choisi le tournant énergétique. Afin d'accomplir cette réorientation avec succès et au rythme nécessaire, il faut prendre des mesures correctives pour rétablir l'équilibre sur le marché de l'énergie. Dans ce but, la rétribution à prix coûtant du courant injecté (RPC) et la rétribution unique (RU) opèrent comme leviers à durée limitée.
Notre objectif primordial est un approvisionnement aussi complet que possible de la Suisse en énergies renouvelables d'ici 2050 au plus tard. Ceci correspond aux décisions prises à Paris dans le cadre de la conférence sur le climat en décembre 2015. La Stratégie énergétique 2050 fixe le cap, mais les mesures prévues pour une efficacité énergétique accrue et une extension rapide des énergies renouvelables sont encore insuffisantes. Un deuxième paquet de mesures doit suivre. Le déséquilibre massif sur les marchés internationaux de l'énergie (manque de transparence des coûts) et les impératifs d'un tournant énergétique rapide rendent incontournable la prise de mesures d'encouragement par l'Etat à court et à moyen terme. Dans le domaine de la chaleur, il s'agit d'améliorer et d'harmoniser les programmes d'encouragement cantonaux et mettre le MoPEC (modèle de prescriptions énergétiques des cantons) rapidement en œuvre. En outre, Swissolar s'investit pour la réduction d'obstacles sur le marché.
Swissolar s'investit pour des conditions cadres politiques permettant une mise en œuvre rapide de la Stratégie énergétique 2050, promeut la formation continue des professionnels, participe à l'élaboration de normes et réglementations et informe les maîtres d'ouvrage et d'autres milieux intéressés sur les applications possibles de l'énergie solaire. Ce faisant, Swissolar défend les intérêts de l'industrie solaire face aux milieux politiques et à d'autres acteurs.
Pour Swissolar, quel enjeu est plus important : la réussite du tournant énergétique ou un profit maximum pour la branche du solaire ?
Transformer l'approvisionnement en énergie actuel – défini par une dépendance à 80% de sources non renouvelables étrangères – en approvisionnement complet en énergies renouvelables est un des projets et enjeux les plus importants pour la Suisse au cours des prochaines décennies. Les membres de Swissolar sont prêts à y apporter une contribution décisive. Cela étant, ils ne pourront réussir que si les conditions cadres économiques le leur permettent. Ils ne visent pas à maximiser leur profit !
Les propriétaires immobiliers peuvent répercuter les fonds investis dans les énergies renouvelables sur les loyers. En revanche, les frais accessoires baisseront, car la consommation de mazout, de gaz ou d'électricité diminuera. Plus les énergies conventionnelles se renchérissent, plus les prix des énergies renouvelables baissent pour les locataires. Ceux parmi les locataires dont les propriétaires fonciers n'investissent ni dans l'assainissement du bâtiment, ni dans des installations solaires devront s'attendre à une augmentation de leurs loyers.
Les installations solaires thermiques récoltent l'énergie du soleil en toute simplicité et efficacité : dans les capteurs solaires, des absorbeurs en cuivre ou en aluminium se réchauffent sous les rayons du soleil. L'eau (contenant un produit antigel) circule dans les absorbeurs et transporte la chaleur vers l'accumulateur installé à la cave. L'accumulateur transmet la chaleur au circuit d'eau chaude sanitaire ou au chauffage.
Une installation solaire thermique est capable de livrer de la chaleur même en cas de ciel couvert, car elle exploite également le rayonnement diffus (réfléchi par les nuages). En outre, la chaleur solaire est stockée dans un chauffe-eau qui couvre plus de deux fois le besoin journalier en eau chaude sanitaire. La chaleur que le soleil ne parvient pas à fournir est complétée par le chauffage central ou électrique.
Outre la préparation d'eau chaude, une installation solaire thermique peut-elle aussi réchauffer des locaux ?
En général, une installation solaire couvre entre 60 et 70% du besoin quotidien en eau chaude d'une maison individuelle. Une installation solaire qu'on appelle compacte et qui comporte une surface de capteurs de 4 à 6 m2 suffit à cet effet. En installant des panneaux supplémentaires et un dispositif de stockage pour la chaleur, on peut soutenir le chauffage des locaux. Près de 30% du besoin annuel total en chaleur peuvent ainsi être couverts, en fonction du standard d'isolation du bâtiment et de la disposition de l'installation.
Une installation solaire thermique est une solution particulièrement efficace dans des immeubles locatifs. Elle est capable de couvrir un besoin de chaleur dépassant de loin les 30%. Les professionnels spécialisés, tels que les « Pros du solaire », garantissent un dimensionnement parfait de l'installation solaire en conformité avec les exigencesdu bâtiment et de ses habitants.
La technologie des capteurs solaires est au point et leur exploitation sûre. Les installations solaires thermiques se distinguent par une durée de service de 20 ans au minimum et sont peu gourmandes en entretien. En témoignent plus de 150'000 installations en Suisse (état : fin 2016) totalisant une surface de capteurs de 1,64 million de m2 et affichant une puissance de pointe de 1150 MW.
La cellule solaire cristalline en silicium classique est composée de deux couches de silicium superposées. Une différence de potentiel électrique naît entre ces deux couches. En cas de rayonnement solaire, des électrons libres passent de la couche au niveau de potentiel inférieur à la couche au niveau supérieur. Le raccordement d'un circuit électrique permet d'utiliser cette différence de potentiel pour générer de l'électricité. Un courant continu circule.
L'onduleur transforme le courant continu en courant alternatif. Celui-ci est utilisé par les ménages ou alimente le réseau électrique.
Sur le Plateau suisse, le rendement énergétique annuel se situe généralement à 180 kWh par mètre carré. Une surface de capteurs de 20 m2 produit approximativement l'électricité consommée par un ménage typique de 3 ou 4 personnes.
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Il est possible d'augmenter la quantité de courant consommée soi-même (consommation propre ou autoconsommation) par le biais de ce qu'on appelle la gestion de la charge, par ex. la mise en marche automatique de la pompe à chaleur pour la production d'eau chaude dès que le soleil brille. Autre option permettant d'augmenter la part de consommation propre : le stockage décentralisé de l'électricité dans des batteries au plomb ou aux lithium-ions. Une consommation propre atteignant les 60% peut ainsi être obtenue dans une maison individuelle. De plus amples informations sont disponibles dans la brochure "Installations PV avec batteries" de Swissolar.
Jusqu'ici, les batteries de stockage étaient surtout utilisées pour les installations PV en îlot (sans raccordement au réseau). De plus en plus souvent, elles sont aussi exploitées avec de l'injection dans le réseau. Fin 2016, 500 de ces systèmes de stockage étaient installés, plus de 90% d’entre eux étaient à base de lithium. En Allemagne, plus de 50'000 systèmes de stockage ont déjà été installés. En Suisse aussi, le marché grandira rapidement en vue des prix de batteries qui baissent rapidement
Le réseau électrique suisse pourra-t-il gérer un ajout considérable de courant produit par le solaire ?
Fin 2017, la part d'électricité solaire est d'environ 3% en Suisse.
Les experts sont unanimes : jusqu'à 10% d'électricité produite par le solaire, aucune extension du réseau n’est nécessaire, car les installations sont presque exclusivement raccordées au réseau à basse tension. Pour une part plus élevée, des mesures techniques simples sont souvent suffisantes, par ex. la limitation de la puissance et le contrôle de la puissance réactive des onduleurs ou la gestion de la charge. Les développements de réseaux ne sont nécessaires que dans des cas exceptionnels, par ex. dans des régions rurales. Le développement majoritairement décentralisé du courant solaire ne requiert que de peu d’investissement dans le réseau.
Fin 2016, la Suisse disposait déjà de 59'000 installations affichant une puissance installée totale d’approximativement 1660 MW. Leur production annuelle équivalait à 2.3 % de la consommation totale en Suisse.
En Suisse, les modules photovoltaïques sont repris et éliminés par SENS Recycling. Le financement de ces activités est assuré par les fabricants et importateurs via une taxe anticipée (TAR) sur base volontaire. L’intégration officielle des modules PV dans l’OREA est en cours à l’OFEV. La date d’intégration n’est par contre pas encore fixée.
Presque tous les modules PV employés en Suisse se composent de silicium cristallin ou amorphe. Extrait de sable de quartz, le silicium n'est pas toxique. Les panneaux sont fabriqués avec une part de verre comprise entre 80 et 96%, d'aluminium, de cuivre et de plastique de 10 à 19%, ainsi que de métaux semi-conducteurs (0,1 à 0,2%). Le verre, l'aluminium et les autres métaux sont revalorisés.
Objets de controverses, les modules photovoltaïques en tellurure de cadmium ne sont pratiquement implantés nulle part en Suisse. Ces modules affichent un excellent éco-bilan, mais il faut veiller à ce que leur élimination se fasse selon les règles.
Des recherches dans les publications ainsi que des recherches pratiques et théoriques de l’OFEV montrent que les émissions d’une installation PV sont inférieures aux normes de l’ordonnance sur la protection contre les rayonnements non-ionisants dans les lieux d’habitation. Plus d’informations.
Bien sûr que les incendies dans les bâtiments avec installations photovoltaïques sont combattus. Les pompiers sont formés à ce genre d’interventions. Leur travail est facilité si les documents importants de l'installation (tel que le plan de câblage) où les lignes électriques sont clairement indiquées leur sont mis à disposition. De plus, il est fortement recommandé d’apposer à l’entrée du bâtiment, proche de l'onduleur et proche des lignes à courant continu des autocollants informant de la présence d’une installation PV.
Non. Le montage d’une installation PV doit cependant toujours être effectué par un professionnel. Il est, par exemple, très important de poser et de fixer les câbles selon les règles de l’art ou encore d’utiliser des connecteurs fiables de qualité.
Depuis mai 2014, la nouvelle Loi sur l'aménagement du territoire stipule qu'un permis de construire n'est plus requise pour la plupart des installations solaires. Il suffit d'annoncer la réalisation de celles-ci à l'autorité communale. En principe, chaque canton possède ses propres procédures. Veuillez-vous renseigner auprès de votre commune, plus
Pour une maison individuelle, la pose d'une installation solaire thermique standard, mais aussi de panneaux photovoltaïques est complètement achevée en maximum 2 à 3 jours.
Les installations solaires thermiques sont souvent proposées en bloc, comprenant les capteurs, l'accumulateur et les composants du circuit solaire. Ceci est plus avantageux et facilite le travail de l'installateur. Normalement, les modules photovoltaïques, câbles solaires et onduleurs sont eux aussi livrés et montés en kit.
Deux tuyaux isolés relient le champ de panneaux au local de chauffe. Lors d’une installation ultérieure, ceux-ci sont placés soit dans un canal libre, soit dans un puits d’aération, soit dans une gouttière séparée le long du mur extérieur.
Installer un système photovoltaïque signifie qu'il faut poser des câbles reliant les modules PV à l'onduleur raccordé au réseau électrique : un travail d'électricien simple et à peine visible de l'extérieur.
Lors de l’installation d’un nouveau système de chauffage avec la production solaire d'eau chaude sanitaire, on monte le plus souvent un accumulateur-réservoir moderne qui sert de centrale énergétique. Lorsqu'un système solaire thermique est installé ultérieurement, il peut s’avérer judicieux d’intégrer le chauffe-eau existant dans le circuit solaire.
Non, lors de la mise en service, le monteur spécialisé règle l'installation solaire correctement. Ensuite, plus aucune intervention n’est nécessaire. Tant les systèmes solaires thermiques que photovoltaïques fonctionnent automatiquement et sont pour la plupart équipés d'un dispositif de surveillance qui signale les erreurs éventuelles.
Pour le solaire thermique, un examen de résistance au gel devrait être effectué tous les trois ans. A cette occasion, on vérifie aussi le pH du liquide solaire pour garantir une longévité maximale de l'installation. L’idéal est d'effectuer cet examen en même temps que le contrôle périodique du chauffage.
Quant aux installations photovoltaïques, il est recommandé de procéder à un contrôle visuel des modules tous les deux ou trois ans (salissures, endommagement des modules). Un personnel qualifié devrait nettoyer périodiquement les modules PV, surtout ceux posés à plat. Evitez de rincer vos panneaux avec un tuyau d'arrosage, car cela pourrait entraîner la formation de dépôts calcaires et l'eau froide du robinet pourrait provoquer des fissures de tension dans les modules réchauffés. Si la productivité baisse, il vaut la peine de consulter un spécialiste suffisamment tôt. Celui-ci pourra mesurer les modules et l'onduleur et détecter des défauts éventuels pour les éliminer.
Tous les capteurs et modules disponibles sur le marché sont équipés d'un verre solaire très résistant, capable de supporter même une très forte grêle. L'Association des établissements cantonaux d'assurance incendie entretient un Répertoire de la protection contre la grêle énumérant les produits certifiés. Afin d'être protégés contre la foudre, les capteurs et modules PV doivent être reliés au système paratonnerre existant de la maison, le cas échéant. Cependant, la pose d'une installation solaire n'oblige pas à l'installation d'un paratonnerre.
En cas d'installation incorrecte, de composants défectueux ou lors de câbles rongés par des animaux (par ex. des fouines), il existe un risque de court-circuit et donc d'incendie. Des dégâts dus aux intempéries peuvent en outre survenir lors d'un montage inapproprié. Si nécessaire, il convient de monter des barres pare-neige en guise de prévention des chutes de neige. Les Pros du solaire® certifiés par Swissolar garantissent une installation dans les règles de l'art et l'emploi de composants appropriés.
La couverture d'assurance varie d'un canton à l'autre. Certaines assurances immobilières cantonales incluent automatiquement la couverture de dommages aux installations solaires. Veuillez vous renseigner auprès de votre assureur s'il vous faut souscrire à une assurance séparée pour l'installation solaire.
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Demandez une installation solaire au professionnel de vote région. Vous trouverez une vue d'ensemble de tous les installateurs qualifiés pour les systèmes solaires dans le répertoire « Les Pros du solaire® », plus
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Vous trouverez ici un aperçu des subventions cantonales et fédérales
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Pour plus amples informations : brochure « Chaleur et électricité par la force du soleil » (PDF).