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Au plus tard avec l'entrée en vigueur de la Stratégie énergétique 2050, l'utilisation de l'énergie solaire gratuite et illimitée par le biais du photovoltaïque et du solaire thermique est clairement devenue le moyen le plus écologique et éminemment intéressant d'appréhender l’avenir énergétique.
Selon une étude de l'OFEN (Office fédéral de l'énergie), les systèmes photovoltaïques pourraient couvrir (bien que pas réaliste) plus de 100% de la consommation totale d'électricité en Suisse si toutes les zones appropriées étaient exploitées de manière optimale. L'expansion accélérée de cette technique apportera toutefois une contribution centrale à la compensation de la sortie du nucléaire et à la couverture des besoins provenant des changements dans le domaine de la mobilité (p. ex. voitures électriques).
A propos du photovoltaïque
Les connaissances de base sur le photovoltaïque se répandent actuellement très vite. Parallèlement, des préjugés mal assimilés surgissent et la compréhension pratique est à la traîne. Ici vous trouverez tout ce que vous devez savoir pour pouvoir profiter vous-même de l'énergie photovoltaïque.
Qu'est-ce que l’énergie photovoltaïque ?
Un peu de vulgarisation technique aide à la compréhension : Le photovoltaïque est un processus physique qui bénéficie de l'effet photoélectrique : Les cellules solaires convertissent l'énergie de rayonnement du soleil en courant continu, qui est converti par un onduleur en courant alternatif utilisable.
Comment fonctionne le photovoltaïque ?
Pour répondre simplement à cette question : Les cellules solaires mentionnées ci-dessus sont principalement fabriquées à partir de semi-conducteurs en silicium, qui est capable de convertir le rayonnement électromagnétique (c'est-à-dire la lumière du soleil) en courant électrique. Dans ce processus, les particules de lumière incidente (photons) sont absorbées par le semi-conducteur, où des électrons du semi-conducteur peuvent être élevés à un niveau d'énergie plus élevé et ainsi se déplacer dans le matériau.
De quels modules/éléments se compose une installation photovoltaïque ?
Un système photovoltaïque se compose de trois ou quatre composants principaux, complétés par diverses petites pièces telles que le matériel d'assemblage et de raccordement (voir aussi la section « installation » :
- Les panneaux solaires, également appelés cellules solaires ou modules solaires : Ici, l'énergie solaire est convertie en énergie électrique.
- L’onduleur : Il convertit le courant continu (DC) produit en courant alternatif (AC) requis pour une utilisation directe ou à une injection dans le réseau.
- Le compteur d'électricité : Il mesure non seulement la consommation comme les compteurs d'électricité conventionnels, mais aussi l’injection dans le réseau domestique (propre consommation) et dans le réseau électrique (dissipation de la surproduction). Au moyen de SmartMeters modernes, la consommation de tous les appareils connectés peut également être surveillée et enregistrée.
- L’accumulateur électrique (en option) : Il peut accumuler temporairement une production élevée de la journée pour une consommation élevée ultérieure dans la journée.
Quelles conditions influencent l'efficacité d'une installation photovoltaïque ?
L'efficacité d'un système photovoltaïque dépend de divers facteurs qui ne peuvent pas être influencés :
- p. ex. la surface disponible (règle de base : il faut aujourd'hui au moins 30m2 cellules solaires pour alimenter une maison individuelle de consommation moyenne)
- p. ex. l'orientation des panneaux solaires (le mieux est au sud)
- p. ex. les conditions météorologiques du site (plus le nombre de jours de pluie est élevé, plus le rendement électrique est faible)
- p. ex. les alentours du site (les ombres projetées d'autres bâtiments, arbres ou topologie, etc. réduisent le potentiel de production)
- p. ex. les conditions géographiques du site (par rapport à l'air chargé à basse altitude, l'air clair et froid des montagnes augmente la capacité de production)
Un outil de calcul intelligent de l'OFEN permet d'obtenir facilement des informations initiales sur le potentiel solaire d'un emplacement.
Quelle est la différence entre le photovoltaïque et le solaire thermique ?
Le photovoltaïque et l'énergie solaire thermique utilisent tous deux l'énergie solaire, mais de manière totalement différente :
- Le photovoltaïque convertit le rayonnement solaire comme décrit en courant électrique, qui peut être utilisé au gré des besoins.
- Le solaire thermique utilise le rayonnement solaire pour produire directement de l'eau chaude. Un capteur solaire convertit l'énergie solaire en chaleur, qui est transférée par un fluide caloporteur au moyen d’un échangeur de chaleur directement à l'eau sanitaire.
Avantages du photovoltaïque
Divers aspects plaident en faveur de l'utilisation du photovoltaïque. Leur pondération lors de l'achat d'un système est très individuelle – vous seul savez ce qui compte le plus pour vous.
Pourquoi le photovoltaïque en vaut la peine – les avantages du photovoltaïque en un coup d’œil
- Le photovoltaïque utilise l'énergie solaire gratuite et disponible à l'infini comme énergie primaire.
- Le photovoltaïque ne génère aucune émission, ni de gaz ni de bruit.
- Le photovoltaïque n'a pas besoin de carburant ni de matières consommables
- Le photovoltaïque nécessite très peu d'entretien.
- Le photovoltaïque est très durable car il n'a pas de pièces d'usure. Les fabricants octroient une garantie sur les cellules solaires entre 20 et 25 ans, avec une durée de vie moyenne de 30 à 40 ans.
- Le photovoltaïque produit de l'électricité qui peut être utilisée pour une grande variété d'applications, p. ex. le chauffage, la consommation d'électricité dans le ménage, l’électromobilité.
- Le photovoltaïque peut en grande partie rendre indépendant du fournisseur d'électricité.
A partir de quand le photovoltaïque est-il rentable ?
Il n'y a pas de formule générale pour répondre à cette question. Mais d’une manière générale, vous pouvez partir du principe que la couverture de la consommation moyenne d'énergie d'une maison individuelle est assurée par environ 30 m2 de cellules solaires.
Lors de la conception d'une installation photovoltaïque, il est important de maintenir l’autoconsommation aussi élevée que possible. En effet, la rémunération de l’injection de la surproduction d'électricité dans le réseau électrique est toujours inférieure au prix d’achat de l'électricité. Afin d’accroitre l’autoconsommation le plus possible, il est recommandé d'installer un système de stockage par batterie.
Ce qui ne peut pas être quantifié lors du calcul des investissements nécessaires dans une installation photovoltaïque est le facteur écologie. Parce qu’il est et restera une question d'attitude : Vous seul savez à quel point cet aspect est important pour vous personnellement et à quel point vous voulez lui donner de l’importance.
Le photovoltaïque présente-t-il également des inconvénients ?
Il va sans dire que lorsqu'on opte pour une installation photovoltaïque, il est également important d'être conscient des inconvénients de cette technique, qui sont plutôt moins importants en comparaison:
- Le photovoltaïque a besoin de beaucoup de place – sur ou à côté du bâtiment.
- En cas de faible ensoleillement, le photovoltaïque produit également moins d'électricité, mais cela peut être largement compensé par l'utilisation d’un système de stockage par batterie.
- Les coûts d'acquisition d'une installation photovoltaïque sont (du moins encore aujourd'hui) comparativement élevés. Dans un avenir proche, les cellules solaires devraient cependant devenir moins chères et en même temps encore plus efficaces.
Mise en place et exploitation d'une installation photovoltaïque
Par rapport à d'autres installations techniques du bâtiment (p. ex. chauffage, ventilation, etc.), la mise en place d'une installation photovoltaïque nécessite relativement peu de travail et les interventions sur place sont minimes. Les plus complexes sont les installations électrotechniques. Même en fonctionnement, une installation photovoltaïque est peu exigeante et ne nécessite pas de connaissances approfondies.
Mise en place/installation
Les différentes options de montage des panneaux solaires rendent le photovoltaïque extrêmement flexible en termes d'installation
- Montage sur le toit : c’est la méthode de montage la plus économique, la plus rapide et la plus simple – les panneaux sont montés avec des crochets au-dessus des tuiles, aucun travail de toiture n'est requis.
- Montage intégré au toit : c’est la solution la plus esthétique : les panneaux sont montés par le couvreur plus ou moins au même niveau que les tuiles.
- Montage sur toit plat : les panneaux sont montés sur des supports et placés à l'angle optimal d’exposition au rayonnement solaire.
- Montage en façade : les panneaux sont montés soit perpendiculairement au mur de la maison, soit en angle avec les supports de panneaux.
- Pose sur terrain : les panneaux sont montés sur des armatures conçus à cet effet et orientés à l'angle optimal d’exposition au rayonnement solaire. Pour les systèmes plus conséquents, l'orientation des panneaux peut être ajustée à la position actuelle du soleil en les tournant et/ou en les inclinant
Exploitation
En raison de la longévité de tous les composants, les coûts d'exploitation et d'entretien d'une installation photovoltaïque sont négligeables pendant de nombreuses années. Une surveillance continue des performances de votre installation est importante afin de détecter les irrégularités en temps opportun et de pouvoir prendre les mesures appropriées. En outre, il est recommandé de nettoyer les panneaux et d'effectuer un contrôle de l’installation tous les 3 à 5 ans.
Le bon accumulateur : quel périphérique de stockage d’énergie utiliser ?
L’installation photovoltaïque produit de l'électricité lorsque le soleil brille. Mais nous utilisons le plus d'électricité lorsqu'il fait sombre. Ce paradoxe peut être contourné, comme déjà brièvement mentionné, avec un système de stockage d'énergie : Il stocke l'électricité lorsqu'elle est produite et la libère lorsqu'elle est nécessaire.
Aujourd'hui, les systèmes d’accumulation au lithium-ion sont les plus utilisés – ce sont également eux que l’on retrouve en dimensions bien plus petites dans les smartphones ou les tablettes. Il en existe d’autres types tels que ceux au sel, au plomb, à flux redox ou au sel-nickel qui sont réservés aux applications importantes et spéciales, mais pas adaptés à une utilisation dans le secteur privé.
Le dimensionnement d'un système d’accumulation d'électricité dépend de la consommation d'énergie prévue d'une propriété. La maximisation de l'autoconsommation joue un rôle décisif dans ce domaine. Bien que les systèmes d’accumulation d’électricité soient encore assez chers (les experts s'attendent à une baisse des prix dans un avenir proche), leur utilisation est souvent rentable.
Coûts d’une installation photovoltaïque
Les coûts d'une installation photovoltaïque sont déterminés, entre autres, par la surface disponible et la surface de capteur qui peut y être placée. L'illustration suivante donne un aperçu des coûts moyens attendus :
Base de calcul :
- Coûts pour une maison familiale moyenne
- Consommation électrique : 4'500 kWh
- Puissance de l’installation photovoltaïque : 8 - 10 kWc
Le photovoltaïque est-il subventionné en Suisse ?
L’installation d’un système photovoltaïque est soutenue financièrement par la Confédération dans toute la Suisse moyennant un paiement unique. La puissance thermique nominale des capteurs sert de base pour le calcul de la subvention. Sur www.kollektorliste.ch vous pouvez rapidement et facilement trouver les subventions auxquelles vous pouvez prétendre en fournissant les informations sur le capteur prévu.
Selon le canton et la commune, vous pouvez également compter sur un soutien cantonal et communal.
Autre aspect financièrement intéressant : La pose d’une installation photovoltaïque sur un bâtiment existant est déductible des impôts dans presque tous les cantons, au moins pour une partie des coûts d'investissement. Les cantons de Lucerne et des Grisons, où seuls les investissements dans la chaleur solaire (énergie solaire thermique) peuvent être déduits, sont les exceptions.
Le système de recyclage en Suisse
Malheureusement, l'idée reçue que les modules photovoltaïques, ou panneaux solaires, contiennent une grande quantité de substances dangereuses ou rares, peu disponibles, est répandue. Le fait est qu'en cas de recyclage, environ 75% d'un panneau solaire peut être réutilisé :
- Environ 90% d'un panneau solaire est fait de verre, qui peut être recyclé.
- La fine couche de silicium, responsable de la conversion de l'énergie solaire en électricité, est recyclée avec le verre et utilisée à d'autres fins.
- Les films composites qui relient la couche de silicium aux supports en verre du panneau solaire sont brûlés, la chaleur qui en résulte peut être utilisée ailleurs.
- Les métaux, qui représentent environ 5 à 8% d'un panneau solaire, peuvent être extraits et recyclés.
Lors de l'achat d'un panneau solaire, comme pour tous les autres appareils électriques, une taxe anticipée de recyclage (TAR) est perçue pour financer le recyclage professionnel.
Même l'opinion que l’on entend souvent sur le mauvais écobilan des panneaux solaires n'est pas vrai : La durée de vie moyenne d'un panneau solaire est d'environ 25 ans, mais après 2 ans de fonctionnement, il est déjà amorti énergétiquement.
Combiner les installations photovoltaïques : exploiter le soleil encore plus efficacement
L'électricité autoproduite est particulièrement intéressante lorsqu'elle est utilisée pour le fonctionnement de systèmes dont la consommation électrique est comparativement plus élevée.
Photovoltaïque et pompe à chaleur
Le photovoltaïque et les pompes à chaleur sont des solutions particulièrement écologiques et économes en énergie et forment un duo gagnant : La pompe à chaleur convertit la chaleur présente dans l'air, le sol ou l'eau, à un niveau supérieur de chaleur pour le chauffage à l'aide de l'énergie électrique, tandis que le système photovoltaïque produit le courant électrique nécessaire à partir du rayonnement solaire. L’exploitation combinée des deux systèmes se révèle également particulièrement rentable.
Pour en savoir plus sur la combinaison PV et pompe à chaleur
Photovoltaïque et solaire thermique
Les capteurs solaires transmettent la chaleur solaire directement à l'eau. Pour simplifier, une pompe est utilisée pour alimenter en permanence en eau froide le capteur solaire qui la chauffe puis, lorsqu’elle est à température, elle est pompée vers le chauffage ou la production d’eau sanitaire. Ce système peut être exploité de manière optimale avec de l’électricité autoproduite à partir d'une installation photovoltaïque.
Il faut toutefois garder à l'esprit que les capteurs solaires, comme les modules photovoltaïques, occupent beaucoup de surface. Une grande surface libre doit donc être disponible pour pouvoir exploiter les deux systèmes en parallèle avec une puissance suffisante.
Photovoltaïque pour l’électromobilité
L’électromobilité bénéficie de la station-service sur le toit ! Environ 15 m2 de surface de panneaux photovoltaïques suffisent pour couvrir la consommation annuelle moyenne d'une voiture électrique. Une voiture électrique devient encore plus écologique avec l'électricité autoproduite. En outre, la batterie du véhicule électrique peut être utilisée comme tampon. L'utilisation de l'énergie solaire pour l’électromobilité peut contribuer de manière significative à l'augmentation de l'autoconsommation de l'électricité produite.
Ai-je besoin d'un permis de construire pour la pose d’une installation photovoltaïque ?
En vertu de la Loi fédérale sur l'aménagement du territoire, les permis de construire ne sont pas requis, mais une notification à l'autorité compétente en matière de construction. Des exceptions existent pour les bâtiments spéciaux tels que les bâtiments protégés ou les monuments culturels et naturels.
Dois-je payer un impôt sur les revenus de mon installation photovoltaïque ?
Fondamentalement oui, cependant, les règles cantonales sont très différentes (voir graphique ci-dessous).
Le photovoltaïque est-il une technique d’avenir ou plutôt un battage médiatique actuel ?
Le photovoltaïque jouera un rôle central dans l'avenir énergétique. Pour cette raison, d'autres développements sont attendus dans les années à venir. Il y a beaucoup de potentiel dans les réseaux énergétiques, à savoir la pose d’installations photovoltaïques conjointes de dimensions plus importantes sur plusieurs propriétés voisines ou quartiers entiers, ce qui élèvera l'efficacité du photovoltaïque à un nouveau niveau.
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