Bien choisir les matériaux de votre installation solaire
Dans cet article, nous abordons le choix des matériaux composants votre installation photovoltaïque.
Nous allons parlé des éléments suivants : les panneaux solaires, le/les onduleurs, le ou les batteries si souhaitées. Et dans le cas d’un carport solaire, on peut ajouter la structure protégeant le véhicule et supportant les panneaux solaires.
Pour d’autres contenus sur les installations photovoltaïques, consultez notre rubrique blog sur le site de Boisetsolaire avec des sujets comme :
Les panneaux solaires
Le rôle d'un panneau solaire
Commençons par rappeler le rôle d'un panneau solaire. Il a pour objectif de convertir l'énergie solaire en énergie électrique. Ce sont les cellules photovoltaïques qui font cette conversion.
La composition d'un panneau solaire
L'efficacité des panneaux photovoltaïques
Qu'est ce qui différencie un panneau efficace d'un panneau de mauvaise qualité. C'est la technologie de cellules photovoltaïque utilisée qui détermine le rendement: certaines technologies convertissent plus ou moins bien l'énergie solaire en énergie électrique.
Toutefois, la différence de production entre panneaux provient en fait majoritairement de sa durée de vie et donc de sa fiabilité : il y a de grandes disparités en fonction de la qualité des panneaux, ce qui sur la totalité du cycle de production entraîne de grands écarts. Cela provient de la qualité des matériaux autour des cellules et des procédés d'assemblage.
On voit beaucoup de panneau de mauvaise qualité sur la marché, certains de durant même pas 5 ans. Or pour un investissement légèrement supérieur, on peut avoir un panneau qui dure jusque 30 ans. Imaginez dès lors la différence de rentabilité entre les deux panneaux alors même que l'investissement initial était un peu plus élevé. Il est donc à notre avis toujours intéressant d'investir dans de la qualité, pour le rendement et encore plus pour votre porte-monnaie.
Comment choisir un bon panneau ?
Il est souvent compliqué de s'y retrouver dans le panel de marques de panneaux proposés, d'autant plus que les installateurs de panneaux vous dirons la plupart du temps que le panneau proposé est de qualité supérieure. Pour échapper aux arnaques, il existe des classements fiables des différents fabricants de panneau solaire. Le Bloomberg Tier 1 Ranking est l'un d'entre eux, et classe de 1 à 3 les fabricants de panneaux solaires selon l'attractivité des panneaux pour les banques. Qu'est ce cela signifie concrètement ? Un développeur de parc solaire installant des panneaux de Tier 1 aura de grandes chances de se voir attribuer un prêt par une banque contrairement à un développeur installant des panneaux de Tier 3. Le classement permet de dépasser la qualité intrinsèque du panneau mais permet d'être sûr qu'il est "valorisé" sur le marché.
Le problème avec ces classements est qu'ils sont souvent gardés confidentiels par les entreprises, et c'est souvent très cher pour y accéder. A défaut d'avoir un classement exhaustif avec toutes les entreprises du marché, voici une liste de marques dont vous pouvez être sûr de la qualité :
- Hyundai
- LG
- Panasonic
- SolarWatt
- Sunpower
- Dualsun
- Soluxtech
- Solaredge
- Aléo
Cette liste n'est pas exhaustive, mais vous fournira un bon point de départ pour ne pas installer des panneaux de mauvaises qualité. Si vous souhaitez un avis sur une marque particulière, vous pouvez nous contacter sur l'email suivant : [email protected]
L'impact carbone d'un panneau
Comme vous le savez peut-être un panneau a un impact carbone significatif. Si vous êtes sensible au changement climatique, vous êtes susceptible de vouloir un panneau bas carbone, mais beaucoup de fausses vérités sont dites sur le sujet. Cette section est donc faite pour vous.
Quels sont donc les éléments à regarder pour éviter un impact carbone trop élevé ?
Le lieu de fabrication
- Contrairement aux idées reçues, ce n’est pas le transport le problème principal dans le fait de produire des panneaux à l’étranger et de les importer en France. Il compte même pour très peu dans le bilan carbone du panneau.
- Le principal contributeur carbone, c'est la production du panneau et notamment le mix énergétique utilisé pour transformer et assembler les différents composants du panneau. La plupart des panneaux sont aujourd'hui produits en Chine où le mix énergétique est mauvais, car majoritairement composée de centrale à charbon très polluante.
- Ainsi pour minimiser l'impact carbone de votre installation, le mieux est de privilégier des panneaux produits en France où le mix énergétique est plutôt très bon (grâce au nucléaire), ou alors de regarder dans le détail les procédés de fabrication du panneau, et de voir si l'usine, même située en Chine est soumise à des normes de production particulières.
La durée de vie du panneau :
- La durée de vie du panneau est cruciale dans l'étude du carbone : prenez cela comme le coût que vous payez pour votre installation à la date t=0. La rentabilité de votre installation sera supérieure si votre installation dure 30 ans plutôt que 10 (la durée de production sera plus longue pour un coût d'entrée similaire, on néglige les coûts d'entretien). C'est la même chose pour le carbone.
- Plus la durée de vie du panneau est longue, plus le carbone dégagé à la production sera “rentable”: le panneau sera utilisé plus longtemps avant d’être remplacé par un autre système de production → un panneau avec une durée de vie plus longue qu’un autre (avec du carbone dégagé à la production équivalent) aura un impact environnemental plus faible.
- Ainsi il vaut mieux privilégier un panneau de qualité qui a une durée de vie élevée pour minimiser l'impact carbone de l'installation.
Tips pour la pratique
A savoir → La production effective des panneaux n'est souvent pas à la hauteur de la puissance nominale de ces derniers → Il est ainsi possible de rajouter de la puissance de panneaux pour maximiser la puissance de l'onduleur associée : on peut rajouter de la puissance de panneau à hauteur de 33% de la puissance de l'onduleur (ex : onduleur de 3 kW -> 4kW de puissance nominale)
Les onduleurs
Le rôle d'un onduleur
L'onduleur a pour objectif de convertir le courant continu produit par les panneaux en courant alternatif. C'est un élément central de l'installation :
- La qualité de l'onduleur conditionne directement la quantité d'énergie reçue en bout de chaîne : en effet toute l'électricité produite par un panneau passe par un onduleur.
Fonctionnement d'un système avec micro-onduleurs
On voit que tous les panneaux sont reliés à un micro-onduleur, qui permettent de maximiser la puissance de chacun tout en convertissant le courant continu produit par le panneau en courant alternatif.
Les types d'onduleurs
Il existe différents types d'onduleurs :
- Les onduleurs centraux ou de chaîne : de grande taille (une mallette environ) qui convertissent l'électricité produite par tous les panneaux. La production avec cet onduleur est centralisée.
- Les micro-onduleurs : on en pose un par panneaux, et eux sont beaucoup plus petits. La production de chaque panneau est différente (décentralisée).
- Les onduleurs hybrides : qui permettent de convertir l'électricité mais aussi de stocker l'énergie produite sur le moment pour l'utiliser plus tard.
Quels sont les avantages d'un système avec un micro-onduleurs par panneaux plutot qu'un seul onduleur central ?
- Un onduleur central cale la production sur le panneau produisant le moins. Ainsi si l'un des panneaux est défaillants (une zone d'ombre, un caca d'oiseau ou un problème technique), la production de toute la chaîne devient nulle. Malgré les précautions pouvant être prises pour éviter cela, les onduleurs centraux ont tendance à entraîner un rendement beaucoup plus faible de l'installation
- A contrario, les micro-onduleurs permettent de décentraliser la production. Si un panneau de la chaîne est défaillant, les autres panneaux continuent d'alimenter votre logement en électricité.
NB : Dans des conditions optimales (plein soleil, pas d'ombre ou de défaillance), un système avec un onduleur central produit davantage qu'un système avec des micro-onduleurs. Mais cette situation est rare, et le différentiel de production lorsqu'elle arrive n'est pas suffisant pour rendre l'onduleur central plus rentable d'un point de vue rendement.
Choisir le bon onduleur ?
Il y a deux facteurs principaux à regarder :
- L'impact de l'onduleur sur le rendement de l'installation
- L'impact de l'onduleur sur la fiabilité de l'installation
Lequel de ces deux facteurs privilégier ? Dans l'idéal, il vaut mieux concilier les deux bien entendu.
Mais à choisir, il vaut mieux privilégier la fiabilité : lissée sur plusieurs années, la différence de production journalière aura moins d'importance que le fait qu'une installation soit défaillante plusieurs années avant l'autre.
A noter que s'il existe en théorie une limite physique que l'on appelle les chaînes AC concernant le nombre de panneaux pouvant être installés dans un système avec des micro-onduleurs, elle n'est jamais atteinte en pratique. Ainsi, si vous souhaitez augmenter la taille de votre installation après coup, il est tout à fait possible de le faire dans un système micro-onduleurs.
Durée de vie
La durée de vie des micro-onduleurs est variable en fonction de la qualité du produit : mais un micro-onduleur peut avoir une durée de vie quasiment similaire à la durée de vie de panneau de qualité (30 ans).
A l'inverse, un onduleur de chaîne a une durée de vie en général plus faible autour de 15 ans : il est en effet soumis à davantage de courant, et malgré le fait qu'il est souvent à l'abri des intempéries, il s'use plus rapidement.
En définitive, à part cas spécifique, nous vous conseillons d'opter pour un système avec micro-onduleurs plutôt qu'onduleur centralisé : votre installation aura un meilleur rendement et une meilleure fiabilité.
Les optimiseurs
Rôle
Comme les micro-onduleurs, le but d'un optimiseur est de découpler la production des panneaux en les rendant chacun indépendant.
En plus de cela , il va maximiser la production des panneaux solaires grâce à une technologie nommée Maximum Power Point Tracker (MPPT) : ici pour en apprendre plus.
Fonctionnement d'un système avec optimiseurs
On voit que les panneaux n'ont pas un onduleur chacun mais sont tous connectés à un onduleur central. Il y a toutefois un optimiseur par panneau se rapprochant du rôle du micro-onduleur.
Installation
Comme les optimiseurs ne convertissent pas le courant continu en courant alternatif, un câblage plus conséquent pour courant continu (DC) doit être installé pour relier les panneaux, avec une plus grosse section de fil.
En plus de cela, malgré le fait qu'il y ait un optimiseur par panneau, un onduleur central doit être installé car le courant continu doit être converti en alternatif.
Le rendement d'un système optimiseur par rapport à micro-onduleur
Le rendement est presque le même que dans un système avec micro-onduleur. La différence de production est trop minime pour que ce soit un élément différenciant dans le choix de la technologie.
Flexibilité des systèmes avec optimiseurs
On a vu qu'un système avec micro-onduleurs était flexible dans la mesure où il était possible de rajouter des panneaux à l'installation après coup.
A l'inverse, un système avec des optimiseurs a le défaut de limiter le nombre de panneaux que l'on peut installés sur une même chaîne. En effet, le système nécessite comme nous l'avons vu un onduleur central dont la puissance est fonction de la puissance de panneaux installés. On ne peut donc pas ajouter autant de panneaux que voulus sans devoir à un moment ajouter un nouvel onduleur central.
Les risques associés aux installations
Les câblages entre panneaux avec micro onduleur sont en courant faible (alternatif), contre courant fort pour les optimiseurs. Sur ces deux systèmes, il y a autant de rsiques de pannes et de dysfonctionnement. En revanche, dans le cas où il arrive, le problème a tendance à être plus conséquent dans le système avec optimiseurs : des risques d'incendie plus grands par exemple.
Les batteries dans le solaire
Remarque préliminaire
Aujourd'hui, une batterie n’est pas rentable quelque soit votre installation. Il sera toujours préférable d'un point de vue financier de revendre son surplus de production à EDF OA.
Nous allons voir plus bas dans l’article pourquoi, mais commençons par regarder les différentes technologies, dans la perspective où les coûts sur ces produits baissent. D’autant plus qu’une batterie peut être installée ultérieurement grâce à une technique appelée couplage AC.
Quelle installation pour une batterie ?
Dans le cas où vous souhaitez installer une batterie en même temps que vos panneaux, il y a deux solutions :
- Un onduleur hybride qui gère panneaux solaires et batteries
- Un onduleur solaire différent pour les panneaux et pour la batterie
Les deux solutions sont viables, mais la deuxième solution offre plus de flexibilité : il est possible avec deux onduleurs différents de gérer les deux rendements indépendamment -> dans le cas par exemple où l'on veut changer un deux onduleurs pour améliorer le rendement.
Un autre argument en la faveur d'une solution bi-onduleur : les logiciels de suivi fournis avec des onduleurs hybrides sont souvent limités, alors qu’avec des onduleurs “normaux”, on peut choisir son logiciel, et des sociétés spécialisées en proposent de très bons.
Les avantages théoriques de la batterie
Stocker le surplus de production pour consommer l’énergie à autre moment de la journée (la nuit notamment ou la production solaire est à l’arrêt) → Sur le papier, permet de consommer une énergie moins chère que si elle était consommée par le réseau.
La rentabilité d'une batterie
Pour étudier la rentabilité d'une batterie, il faut dérouler un calcul. Comme expliqué ci-dessus, la batterie à l'avantage de permettre de consommer l'énergie que l'on produit plutôt que l'énergie du réseau.Mais l'économie sur le kWh consommé n'est pas égale à la totalité du prix d'achat de l'électricité, car l'énergie produite si elle n'est pas stockée dans une batterie est revendue à EDF OA. Calculons :
- Aujourd'hui ( Q2 2024), on paye pour un contrat standard environ 25 centimes par kWh d'électricité à EDF. D'un autre côté, la revente du surplus d'électricité (pour une installation entre 0 et 6 kW) est de 13 centimes par kWh.
- Ainsi l'économie par kWh en consommant l'énergie stockée dans la batterie est en réalité de 25-13=12 centimes.
D'autant plus que nous ne comptons pas dans ce calcul la perte d'énergie inhérente au stockage dans une batterie (par l'effet Joule) qui s'élève en général à 10% de l'énergie envoyée dans la batterie. On va ici par soucis de simplicité le négliger.
Prenons de plus le cas le plus avantageux où la batterie est entièrement rechargée chaque jour et où cette dernière est parfaitement dimensionnée à la consommation nocturne. On prend le cas d'une batterie stockant 4 kWh :
- La batterie stocke 4 kWh et je consomme 4 kWh pendant la nuit. Le montant des économies par nuit s'élève donc à 4x12 = 48 centimes par jour.
- Rapporté à l'année, j'économise grâce à ma batterie 48x365 = 175,2€ par an.
- En moyenne une batterie coûte 650€ par kWh : pour ma batterie de 4 kWh, cela revient à 2600€.
- Ainsi, il me faudra 2600/175,2 = 14,8 années pour rentabiliser ma batterie par rapport à une revente du surplus de production à EDF OA.
A noter que les batteries ont en général une garantie de 10 ans, et durent rarement au délà de ce laps de temps. Il y a donc de fortes chances que vous n'ayez même pas le temps d'amortir votre investissement.
Système de secours sur la batterie
Certains voudront acheter une batterie comme solution de secours en cas de panne du réseau. Mais cette fonction de la batterie n'est pas forcément inclue dans tous les produits. En effet certaines batteries ne peuvent plus délivrer de l'énergie, ni même être rechargée en cas de panne du réseau. Il faut ajouter un dispositif en plus pour permettre cette utilisation
De plus, dans la pratique la batterie n'a souvent pas une puissance suffisante pour alimenter toute votre maison en même temps. C'est pourquoi sa zone d'alimentation est souvent limitée à quelques pièces (à voir avec l'installateur) : si la puissance des appareils alimentés dépassent celle de la batterie, il y a un risque de défaillance.
Pour résumer
L'article visait à étudier les différents composants d'une installation photovoltaïque : les panneaux, les onduleurs, les optimiseurs et les batteries. Le maître mot lors d'un investissement photovoltaïque est la qualité.
Il n'y a aucune raison valable d'installer des matériaux de mauvaise qualité et ce d'un point de vue physique (production) comme financier : un produit de qualité qui dure plus longtemps, si il coûte plus cher à l'entrée est toujours plus rentable qu'un panneau moins cher qui a une durée de vie deux fois plus courte.
De la même manière, un système avec des micro-onduleurs, si il est un plus coûteux qu'un système avec un seul onduleur central permet plus de flexibilité et vous rapportera davantage par sa production et sa fiabilité.
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Tags: Panneaux photoltaïques, Jardin et habitat
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