ENERGIES RENOUVELABLES
sol(ID)aires
TECHNIQUE SOLAIRE PV

    Jusqu'ici, si l'on fait abstraction du potentiel hydroélectrique, la contribution des énergies renouvelables à notre bilan énergétique est négligeable. Aussi le programme PACER a-t-il été mis sur pied afin de remédier à cette situation. Dans ce but le programme cherche:
à favoriser les applications dont le rapport prix/performance est le plus intéressant;
à apporter les connaissances nécessaires aux ingénieurs, aux architectes et aux installateurs;
à proposer une approche économique nouvelle qui prend en compte les coûts externes;
à informer les autorités, ainsi que les maîtres de l'ouvrage.

Cours, manifestations, publications, vidéos, etc...
Le programme PACER se consacre, en priorité, à la formation continue et à l'information. Le transfert de connaissances est basé sur les besoins de la pratique. Il s'appuie essentiellement sur des publications, des cours et d'autres manifestations. Les ingénieurs, architectes, installateurs, ainsi que les représentants de certaines branches spécialisées, en constituent le public cible. La diffusion plus large d'informations plus générales est également un élément important du programme. Elle vise les maîtres de l'ouvrage, les architectes, les ingénieurs et les autorités.

Documentation
Un vidéofilm disponible informe les architectes et les maîtres de l'ouvrage intéressés, sur les possibilités et les progrès étonnants réalisés ces dernières années dans les applications de l'énergie photovoltaïque. Quelques explications élémentaires permettent aux architectes de juger s'il est opportun de réaliser une installation photovoltaïque sur une construction donnée.

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    Les cellules photovoltaïques ou photopiles transforment directement le rayonnement solaire en électricité. Elles fonctionnent selon le principe de l'effet photovoltaïque. Lorsqu'une particule lumineuse atteint une cellule photovoltaïque, il en résulte une tension électrique. Si l'on raccorde un appareil aux deux pôles de la cellule le courant circule:

Un module photovoltaïque est généralement constitué de plusieurs cellules connectées en série. Leurs formes et leurs dimensions peuvent varier selon le constructeur. Certains fabricants proposent des modèles sur mesure.

Les modules photovoltaïques sont les éléments principaux d'une installation, qu'elle soit autonome ou raccordée au réseau.

Installations autonomes
Les installations photovoltaïques autonomes (figure 2) ne sont pas raccordées au réseau électrique. Une batterie accumule les excédents d'électricité produits par les modules et les restitue en cas de besoin. Les installations autonomes sont généralement utilisées dans les régions situées à l'écart du réseau électrique, par exemple dans les maisons de vacances, les cabanes de chasse ou du club alpin et pour les systèmes de télécommunications isolés. Une installation autonome doit être dimensionnée de façon à pouvoir fournir l'énergie nécessaire aux appareils électriques raccordés, et ceci même après plusieurs jours de mauvais temps:

Installation raccordée au réseau
Les installations photovoltaïques (figure 3) sont raccordées au réseau électrique au moyen d'un onduleur. Le courant continu d'origine photovoltaïque est converti par l'onduleur en courant alternatif. L'électricité produite est utilisée directement par le producteur ou injectée dans le réseau électrique:

Ce document traite principalement des installations raccordées au réseau étant donné leur plus grande signification d'un point de vue économique.

La figure 4 permet de comparer les besoins quotidiens d'électricité d'un ménage suisse avec la production fournie par une installation raccordée au réseau. Cette installation a une puissance maximale de 3 kW. Elle est aménagée sur le toit d'une villa et permet de couvrir 60% de la consommation annuelle d'électricité d'un ménage standard de 4 personnes.

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Cet arrêté prévoit, d'autre part, que les compagnies d'électricité rachètent ce courant à un tarif correspondant aux normes du marché. La Confédération va publier des recommandations permettant d'évaluer cette rémunération ainsi que des contrats-types. La valeur exacte sera fixée contractuellement entre les parties. En cas de litige, la rénumération sera fixée par l'autorité cantonale (selon les principes de l'arrêté sur l'énergie).

Grâce à ces nouvelles données, la rentabilité de l'énergie photovoltaïque est améliorée.

Toutefois, le propriétaire d'une installation photovoltaïque raccordée au réseau doit actuellement admettre qu'il n'économise pas de l'argent, mais essentiellement de l'énergie. Et c'est de cette manière qu'il prend une part active à une politique énergétique soucieuse de l'environnement.

Les autres manières de produire de l'électricité induisent souvent des coûts externes qui ne sont pas encore pris en considération dans le calcul du coût de l'énergie. Il s'agit notamment des charges sur l'environnement, qui ne sont pas répercutées sur le producteur.

Une installation photovoltaïque n'engendre pratiquement pas de frais d'exploitation. Quant aux coûts dus aux amortissements et à la charge des intérêts, ils représentent entre 80 cts et 1.20 frs par kWh (prix 1991).

Informez-vous auprès de votre compagnie d'électricité sur les conditions usuelles de reprise du courant.

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    Lors de la conception et de la construction d'une installation photovoltaïque, il convient d'examiner quatre éléments majeurs: les aspects techniques, le gisement solaire, l'horizon et les masques locaux, l'orientation des modules.

En évaluant ces quatre critères, il est possible de déterminer si la construc-tion d'une installation photovoltaïque se justifie.

1. Aspects techniques
Un bâtiment raccordé au réseau électrique ne nécessite que peu d'équipement supplémentaire pour le transfert de la production électrique de l'installation photovoltaïque au réseau. L'onduleur est l'élément principal. Un compteur de kWh moderne est également nécessaire afin de comptabiliser l'énergie électrique fournie au réseau. Le distributeur local d'électricité se chargera d'installer ce compteur. La section des câbles de raccordement au bâtiment doit être augmentée lorsque l'installation a une puissance de plus de 10 kW (surface de l'installation entre 70 et 150m2).

2. Gisement solaire
Une centrale photovoltaïque sur la Côte d'Azur produit naturellement plus d'énergie électrique qu'une centrale similaire dans la Ruhr! Les coûts de construction sont cependant semblables pour les deux sites. C'est le rayonnement solaire qui détermine d'une manière prépondérante le prix de revient d'un kWh d'électricité solaire. Selon les données METEONORM, publiées par l'Office fédéral de l'énergie, la Suisse est divisée en 16 régions de rayonnement. Elles se distinguent d'une part par le rayonnement global annuel et, d'autre part, par la répartition du rayonnement saisonnier. Les régions alpines offrent un rayonnement global supérieur au plateau. La limite des stratus renforce cette différence en hiver.

Les données METEONORM, destinées au constructeur solaire, contiennent les valeurs mensuelles moyennes de rayonnement pour les 3'000 communes de Suisse. Ce sont des moyennes pluriannuelles de rayonnement global, c'est-à-dire de l'énergie sur une surface horizontale de 1 m2. A titre d'exemples le total annuel est de 1150 kWh/m2 pour Zürich, de 1195 kWh/m2 pour Colombier, de 1261 kWh/m2 pour Coire et de 1360 kWh/m2 pour Locarno. Les différences de rayonnement solaire durant les mois d'hiver sont nettement plus marquées selon les régions.

Remarques complémentaires:
    Les effets de masques (montagnes, arbres, etc.) risquent de diminuer sensiblement le rayonnement solaire.
Selon les années, la diminution des valeurs moyennes de rayonnement annuel peut atteindre 70%, celles des valeurs mensuelles peuvent atteindre 30%.
    Le soleil réchauffe les modules photovoltaïques. La température de la cellule a une grande influence sur ses performances électriques. Plus une cellule est froide, plus elle est efficace. Chaque degré de réchauffement occasionne une perte de rendement de 0,5% environ.

3. Horizon et masques locaux
Les valeurs de rayonnement que l'on trouve dans les METEONORM ne tiennent pas compte de la topographie locale. Il convient de comparer la ligne d'horizon locale avec la course du Soleil, afin d'estimer l'effet prévisible des obstacles au rayonnement. La figure 6 reproduit un diagramme des trajectoires du Soleil en Suisse sur un horizon local fictif.

Il convient d'être particulièrement affentif à l'horizon local dans les régions alpines. Les sites les mieux adaptés sont orientés au sud dans les vallées orientées est-ouest.

On évitera également tous les masques proches (cheminées, arbres, etc.) lors du choix de l'implantation.

4. Orientation des modules
Sous nos latitudes, il n'est pas indispensable de concevoir des panneaux orientables. Lors de leur installation, l'orientation et l'inclinaison est définitive. Dans nos régions, le rayonnement solaire n'est jamais perpendiculaire à la surface du sol. C'est pour cette raison que les panneaux devraient être installés avec une certaine inclinaison et orientés en direction du Sud. En hiver, par rapport à un panneau posé horizontalement, le rendement peut-être augmenté d'un facteur 2 si ce panneau est incliné.

L'angle d'inclinaison est important en hiver afin que la neige puisse glisser sur les panneaux.

Les performances saisonnières varient selon l'inclinaison, alors que les performances quotidiennes dépendent essentiellement de l'orientation par rapport au sud.

Ces angles varient selon la pente des toits et la situation des bâtiments sur lesquels les panneaux sont installés.

Il est possible de déterminer, à l'aide de trois diagrammes (figures 7 à 9), pour le plateau suisse, quelles sont les diminutions de production des panneaux selon l'orientation. Ces diagrammes présentent une vision panoramique de la demi-voûte céleste. L'orientation des panneaux est indiquée sur l'axe horizontal, l'inclinaison sur l'axe vertical. La lecture du diagramme nous indique la production du panneau. Ces diagrammes (figure 7: production annuelle; figure 8: semestre d'été; figure 9: semestre d'hiver) sont établis sur la base d'un grand nombre de données pour la station météorologique de Colombier.

Exemple:
Nous étudions la possibilité d'équiper la face sud d'un toit situé à Colombier avec une installation photovoltaïque. L'orientation de l'installation est de 20 degrés ouest par rapport au sud. L'angle du toit est de 40 degrés. Nous déterminons le point P sur le diagramme de la figure 7. Pour ces valeurs, la quantité annuelle d'énergie solaire sera inférieure d'environ 5% par rapport à la valeur maximale de 1300 kWh/m2, soit environ 1230 kWh/m2.

Ces diagrammes démontrent que l'orientation comprise dans certaines limites diminue relativement peu le rendement des panneaux, pour autant que les effets de masques soient évités.

Remarques complémentaires:

1. Pour les figures 7, 8, 9 l'angle d'inclinaison du module: 0 degré = pozition H et 90 degrés = position V
2. Un module capte le rayonnement dans un champ d'environ 160 degrés

Figure 7: Diminution de la quantité annuelle d'énergie solaire reçue selon l'orientation et l'inclinaison des panneaux PV (Colombier) 100% = 1300 kWh/m2

Figure 8: Diminution de la quantité annuelle d'énergie solaire reçue durant le semestre d'été selon l'orientation et l'inclinaison des panneaux PV (Colombier) 100% = 950 kWh/m2

Figure 9: Diminution de la quantité annuelle d'énergie solaire reçue durant le semestre d'hiver selon l'orientation et l'inclinaison des panneaux PV (Colombier) 100% = 350 kWh/m2

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Partenaires pour la réalisation
La conception technique, la réalisation et la mise en service d'une instal-lation photovoltaïque raccordée au réseau doit se faire en collaboration avec des partenaires qualifiés. Le programme d'action PACER propose des cours de formation continue destinés aux électriciens, afin de les préparer à ces nouvelles tâches.

Raccordement au réseau
Les compagnies d'électricité locales sont compétentes pour la reprise, le comptage et le remboursement du courant électrique produit par les installations photovoltaïques.

Renseignez-vous assez tôt auprès de ces compagnies à propos des conditions particulières qui pourraient exister. En créant une installation raccordée au réseau, c'est-à-dire une microcentrale électrique, le propriétaire devient un producteur d'électricité.

Grâce à notre réseau national, la production électrique excédentaire peut être injectée dans le réseau. Inversement, il est possible d'utiliser l'énergie du réseau en appoint, en cas de besoin suite à plusieurs jours de mauvais temps ou durant la nuit. Le problème du stockage est ainsi résolu.

L'arrêté sur l'énergie, entré en vigueur le 1er mai 1991, régit cette nouvelle manière de produire de l'électricité. Selon l'article 8 al. 1 et 3, toutes les compagnies d'électricité sont tenues de racheter l'électricité produite par des centrales photovoltaïques privées raccordées au réseau.

Rachat du courant
La compagnie électrique locale passe des accords contractuels directs avec le propriétaire de l'installation, pour le remboursement de l'électricité pro-duite <voir paragraphe «Economie et environnement» page 6>.

Esthétique
Une bonne intégration des modules photovoltaïques dans les constructions neuves ou existantes représente un défi supplémentaire à relever par l'architecte.

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Organisations et associations professionnelles

INFOENERGIE
Brugg
5200 Brugg Postfach Tél. 056/41 60 80

Tänikon
8356 Tänikon
c/o Forschungsanstalt Tänikon Tél. 052/62 34 85

Colombier   2013 Colombier
c/o Centre cantonal de formation professionnelle des métiers et du bâtiment Tél. 038/41 35 25

Bellinzona 6500 Bellinzona
c/o Dip. dell'Ambiente  Tél. 092/24 37 55
Centre de conseils sur l'énergie solaire, les autres énergies et les économies d'énergie

PROMES
Association des professionnels romands de l'énergie solaire
Case postale 6
 1510 Moudon Tél. 021/905 26 56
L'association romande des professionnels de l'énergie solaire PROMES regroupe des professionnels de tous les secteurs, qui se sont spécialisés dans la fabrication, la vente, le montage et l'exploitation de composants destinés à la mise en valeur de l'énergie solaire.
La PROMES forme et informe ses membres pour que leurs installations s'améliorent.
La PROMES s'adresse aux usagers, pour les encourager à mettre en valeur l'énergie solaire.

SOFAS
Sonnenenergie-Fachverband Schweiz
Edisonstrasse 22 Tél. 01/311 90 40
8050 Zürich Fax 01/311 05 40
La SOFAS représente plus de 120 entreprises de la branche énergie solaire dont elle s'emploie à développer son utilisation, par l'organisation de cours destinés aux professionnels, par l'amélioration des composants et l'information des autorités. La SOFAS réalise cet objectif à l'aide de ses membres et en collaboration avec les autorités, les associations professionnelles et les centres de conseils.

SSES
Société suisse pour l'énergie solaire
Belpstrasse 69
3000 Berne 14 Tél. 031/45 80 00
La société suisse pour l'énergie solaire compte plus de 7000 membres. Elle encourage l'utilisation de l'énergie solaire en Suisse. Elle est, entre autres, à l'origine du Tour de Sol et de SOLAR 91. La SSES édite depuis 18 ans la revue spécialisée «Energie solaire» dans les trois langues nationales.
 

Organismes de la Confédération

Office fédéral de l'énergie
Kapellenstrasse 14 Tél. 031/61 56 11
3003 Berne Fax 031/26 43 07

ENET
c/o OFEN Tél. 031/44 19 00
3003 Berne Fax 031/44 77 56
ENET est une institution de l'Office fédéral de l'énergie. Elle prône l'encouragement d'un échange national d'informations ayant pour but de promouvoir une politique énergétique adaptée à la demande des consommateurs et respectueuse de l'environnement.
ENET recherche la collaboration avec d'autres institutions existantes.

PACER
Coordination romande du programme d'action «Construction et énergie»
EPFL-LESO Case postale 12 Tél. 021/693 45 49
1015 Lausanne Fax 021/693 27 22
Le Programme d'action énergies renouvelables PACER vise à une utilisation accrue des énergies renouvelables et, par suite, d'une part à une réduction de notre dépendance énergétique vis-à-vis de l'étranger, d'autre part à une protection accrue de notre environnement.

Le bulletin gratuit «Construction et Energie» renseigne régulièrement sur les activités de ce programme.

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Rayonnement global
Chaque année 1000 à 1500 kWh d'énergie atteignent chaque m2 de surface horizontale du sol suisse, sous forme de lumière. La consommation globale annuelle d'énergie en Suisse est d'environ 250 milliards de kWh, ce qui représente 0,5% de l'énergie rayonnée sur notre pays par le Soleil.

Rendement de conversion
Le rendement de conversion entre la puissance électrique et la puissance lumineuse est d'environ 8% à 15% pour les cellules actuellement disponibles sur le marché. Dans les laboratoires de recherche, certaines cellules atteignent actuellement des rendements allant jusqu'à 30%.

Coût d'une installation photovoltaïque
Une installation photovoltaïque livrée clé en main dans le domaine de puissance de 1 à 10 kW coûte actuellement Fr. 15.- par watt. Le prix du kWh (y compris les amortissements) varie entre Fr. -.80 et Fr. 1.20, selon le lieu de production.

Durée de vie
Tous les fabricants reconnus offrent au minimum une garantie de 10 ans sur les modules photovoltaïques. On compte avec une durée de vie d'environ 25 ans.

Impact sur l'environnement
Les modules photovoltaïques actuellement disponibles sur le marché sont constitués de silicium, de verre, de matière synthétique et de métal (les cadres sont construits en aluminium, parfois en acier inoxydable).

Ces éléments ne sont pas toxiques et se recyclent aisément. Les cellules qui utilisent des matériaux toxiques tels que l'arséniure de gallium ne sont encore que des produits de laboratoire.

Production
La Suisse ne possède pas à ce jour d'industrie de production de cellules photovoltaïques. Les modules qui se vendent le mieux dans notre pays proviennent du Japon, des USA, d'Allemagne, d'Espagne, de France et d'Italie. Par contre l'offre suisse en onduleurs est beaucoup plus riche.

Cela dit, la production indigène trouve de plus en plus de débouchés en Suisse. Les concepteurs et les ingénieurs suisses ont acquis une renommée internationale dans la réalisation d'installations photovoltaïques dans tous les domaines de puissance.

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Accumulateur
Elément de stockage d'énergie électrique. Parmi les différents types, l'accumulateur au plomb est le plus répandu dans les installations photovoltaïques. L'accumulateur cadmium-nickel, plus coûteux, s'impose lorsque la quantité d'énergie à stocker est faible (walkman, lampes de poche).
Voir: régulateur de charge, cycles de charge.

Allégement fiscal
Déduction d'impôts autorisée pour certains investissements dans le domaine des économies d'énergie. Se renseigner auprès des départements cantonaux concernés.
Voir: subventions.

Amorphe
Structures non cristallines.
Voir: couches minces.

Angle d'inclinaison
Angle formé par le plan du module et le plan horizontal. Afin d'obtenir une production annuelle maximale l'angle optimal est de 25 à 35 degrés sur le plateau et de 40 à 50 degrés en montagne.

Azimut
Angle horizontal projeté entre la position du soleil et le méridien (direction Nord-Sud).
Une graduation usuelle définit le Sud à 0 degré, l'Ouest à 90 degrés, et l'Est à ~ 90 degrés (Nord = 180 degrés).

Batterie
Voir: accumulateur.

Capteur hybride
Module photovoltaïque produisant tout à la fois électricité et chaleur.
L'échauffement des cellules est utilisé afin de produire de l'eau chaude. Sa diffusion commerciale débute actuellement.

Cellule solaire photovoltaïque (ou photopile)
Elément de base de la production d'électricité d'origine solaire. Lorsqu'elle est éclairée, la cellule produit une tension de 0,5 V. Le courant délivré est fonction de la surface de cellules et de l'ensoleillement incident.
Voir: module.

Concentrateur
Système optique ayant la propriété de concentrer les rayons solaires sur une surface de plus petite dimension. Pour être efficace le concentrateur doit suivre la course du soleil. Cette technologie n'est pas adaptée à notre pays où la part de rayonnement diffus est importante.
Voir: rayonnement direct.

Constante solaire
Puissance du rayonnement solaire hors atmosphère reçue sur une surface perpendiculaire au rayonnement. Sa valeur est d'environ 1,4 kW/m2, par temps clair elle peut encore atteindre 1 kW/m2 au niveau du sol.
Voir: puissance.

Courant continu / alternatif
Les batteries d'accumulateurs et les cellules photovoltaïques produisent du courant continu. Le réseau électrique public délivre du courant alternatif.

Couches minces
Structure moléculaire des cellules photovoltaïques amorphes au silicium. Ce type de cellules fait appel à des structures non-cristallines. Pour leur production elles nécessitent moins d'énergie que les cellules cristallines. Leur rendement actuel atteint 5 à 7% (à une température de cellule de 25 degrés C).
Voir: monocristallin, polycristallin.

Cycles de charge
Période entre deux charges maximales d'un accumulateur. La durée de vie d'un accumulateur est indiquée en cycles de charge, pour lesquels les conditions d'utilisation (temps de décharge, degré de décharge, courant de charge) sont spécifiées.
Voir: accumulateur, régulateur de charge.

Décharge profonde
Un accumulateur au plomb ne devrait pas être déchargé en-dessous d'un seuil spécifié par le fabricant. La durée de vie et le nombre des cycles de charge ne sont garantis que pour autant qu'il n'y ait pas de décharge profonde. Selon les circonstances, l'accumulateur devra être remplacé.
Voir: cycles de charge.

Durée de vie d'un module photovolta'<que
Selon les experts du domaine (GESE), la durée de vie des modules photovoltaïques dépasserait 20 ans.Les constructeurs accordent, quant à eux, une garantie de puissance d'au moins 10 ans.

Éléments de façade
De par leur bonne tenue aux intempéries, les modules photovoltaïques se prêtent particulièrement bien à la substitution d'éléments de façade. Une mise en oeuvre intelligente permet ainsi de diminuer le prix de revient d'une installation photovoltaïque.

Énergie
Produit de la puissance moyenne délivrée par le temps de fonctionnement. En général, on indique pour chaque installation photovoltaïque la production annuelle d'énergie électrique (kWh). Une installation photovoltaïque d'une puissance installée de 1 kW délivre dans les conditions moyennes de notre pays environ 1000 kWh par an. Le gisement solaire annuel est mesuré en kWh/m2.
Voir: puissance, unités.

Facteur de gain
C'est le rapport entre l'énergie électrique fournie durant toute la durée de vie d'une installation et l'énergie initiale qui a été nécessaire pour réaliser cette installation. Pour les installations photovoltaïques actuelles, ce facteur se situe entre 4 et 7. Un facteur inférieur à 1 signifierait que l'installation a consommé plus d'énergie qu'elle n'en a produit.
Voir: temps de retour énergétique.

Facteur R
Valeur indiquant le rapport entre l'irradiation des modules et le rayonnement global.
Voir: rayonnement global, azimut, angle d'inclinaison.

Hot-spot
Lorsqu'un module photovoltaïque est partiellement masqué, certaines cellules se transforment en résistance et s'échauffent. Cela a pour conséquence d'altérer les modules qui doivent être protégés par des diodes by-pass.
Voir: ombrage partiel.

ESTE
L'inspection fédérale des installations à courant fort (ESTI) est compétente pour accorder l'autorisation d'installations de puissance supérieure à 3,3 kVA monophasé ou à 10 kVA triphasé. Les autorisations relatives à des installations de moindre puissance sont de la compétence des compagnies électriques locales.

Installations autonomes
Une installation photovoltaïque autonome est une installation indépendante du réseau. Ces installations se trouvent généralement dans des maisons de vacances, des cabanes alpines ou des relais-émetteurs de communications isolés. Une batterie d'accumulateurs est alors nécessaire pour stocker l'excédent d'énergie produite et assurer l'alimentation en l'absence de soleil.

Installations sur infrastructure
Il est possible de diminuer le coût relatif d'une installation photovoltaïque en équipant les infrastructures existantes (toits, murs anti-bruits, murs de soutènement, pipe-line) de modules photovoltaïques. La réalisation de grandes installations est ainsi possible sans nécessiter de nouvelles surfaces au sol.

Installations photovoltaïques raccordées au réseau
Ce sont des installations photovoltaïques équipées d'un onduleur et raccordées au réseau électrique. L'excédent du courant produit est alors injecté dans le réseau qui fait office de tampon. De telles installations ne nécessitent donc pas d'accumulateurs.
Voir: raccordement au réseau.

Lamifiés
Produits semi-finis pour la fabrication d'un module photovoltaïque, généralement sans cadre métallique.
Voir: module, panneau.

Module
Elément photovoltaïque, disponible sur le marché, prêt au montage. Il se compose, par exemple de 36 cellules raccordées entre elles, d'un verre de protection, d'une protection arrière, d'un cadre métallique et d'une boîte de connexion. Un module est garanti contre les atteintes extérieures nor-males (pluie, neige, gel).
Voir: lamifié.

Monocristallin
Type de cellules produites à partir d'un monocristal de silicium. Ceux-ci sont obtenus par fusion et étirement à basse vitesse. La production de ces cellules est plus onéreuse que celle des cellules polycristallines. Leur rendement est par contre élevé (environ 15% à 25 degrés C).

MPP Tracker
Régulateur électronique permettant d'optimiser les points de fonctionnement d'un générateur photovoltaïque. Généralement intégré au régulateur de charge, ou à l'onduleur, ce système assure le meilleur rendement énergétique.
Voir: régulateur de charge, onduleur.

Multicristallin
Voir: polycristallin.

Ombrage partiel
Lorsque des modules, raccordés en série, sont partiellement ombragés, toute la rangée fonctionne avec un rendement inférieur. En intégrant lors de la planification le problème des ombres portées par un câblage adéquat, les pertes peuvent aisément être minimisées.

Onduleur:
Appareil électronique transformant le courant continu produit par un générateur photovoltaïque en un courant alternatif conforme au réseau. Le rendement à pleine charge d'un onduleur se situe entre 90 et 95%.

Orientation
Angle entre le Sud et la projection horizontale de la normale au module (positif à l'Ouest et négatif à l'Est).
Voir: angle d'inclinaison.

Panneaux
Ensemble de modules photovoltaïques assemblés sur une structure porteuse.
Voir: module.

Parafoudre
Une installation photovoltaïque doit être intégrée dans le concept de protection contre la foudre d'une construction, celle-ci risquant de détériorer l'onduleur. Les dispositifs anti-surtension habituels absorbent les surtensions. Leur état de fonctionnement devrait être contrôlé après chaque gros orage.

Photovoltaïque (Pv)
Technique qui exploite les propriétés de la lumière. Lorsqu'une particule lumineuse (photon) atteint une couche semi-conductrice (cellule photo-voltaïque), il en résulte une tension électrique. Un consommateur électrique, raccordés aux deux pôles de la cellule pourra utiliser cette énergie.

Polycristallin
Type de cellules produites à partir d'un lingot de silicium polycristallin. On les reconnaît aisément à leur structure scintillante. Leur rendement est d'environ 11% (par une température de cellule de 25 degrés C).
Voir: monocristallin, amorphe.

Prix de revient du courant
Prix en ct par kilowattheure de l'électricité produite par une installation photovoltaïque. Le prix de revient comprend l'amortissement (sur 20-25 ans), les intérêts du capital et les frais d'entretien. Il fluctue entre 80 ct et 1.20 Fr./kWh (1991).

Prix frontière
Prix qui doit être payé pour la fourniture d'un kilowattheure (kWh) d'énergie électrique produit par les nouvelles installations de notre pays.

Puissance installêe
Puissance électrique délivrée par une installation photovoltaïque par rayonnement solaire maximal, indiquée en kilowattpic (kWp). Les installations photovoltaïques sont caractérisées par leur puissance installée. Par exemple, l'installation photovoltaïque de 100 kW raccordée au réseau sur le mur anti-bruit de l'autoroute N13, les installations pour maisons individuelles de 3 kW chacune du projet Megawatt.
Voir: puissance.

Puissance
Energie par unité de temps.
Voir: unités.

Raccordement au réseau
Les centrales de production électrique européennes (centrales solaires, thermiques ou hydrauliques) sont reliées entre elles, ainsi qu'avec les consommateurs d'énergie électrique, par un réseau. Une centrale photovoltaïque raccordée au réseau est directement reliée à ce réseau.
Voir: onduleur.

Rayonnement diffus
Rayonnement réfléchi par les nuages, le brouillard ou l'environnement. Il ne porte pas d'ombres directes et ne peut pas être focalisé par une lentille ou un miroir. Un module photovoltaïque transforme également le rayonnement diffus en électricité.
Voir: rayonnement direct.

Rayonnement direct
Partie du rayonnement solaire parvenant directement au sol. Il peut être concentré (focalisé) par des systèmes optiques.
Voir: concentrateur, rayonnement diffus.

Rayonnement incident
C'est le rayonnement global mesuré dans le plan de captage, donc dans le plan du module photovoltaïque.

Rayonnement global
C'est la somme du rayonnement direct, du rayonnement diffus et du rayonnement réfléchi par le sol (albédo).

Rayonnement annuel global
C'est le rayonnement global reçu en une année sur un plan donné. Pour une surface horizontale, et dans les conditions de la Suisse, l'énergie reçue atteint 1000 à 1500 kWh/m2.

Régulateur de charge
Appareil électronique installé entre le générateur photovoltaïque et l'accumulateur. Il permet de charger les accumulateurs de manière optimale en les protégeant d'une surcharge ou d'une décharge profonde.
Voir: MPP Tracker.

Rendement
D'un module: rapport entre la puissance électrique de sortie et la puissance lumineuse incidente sur un module.
D'un onduleur: rapport entre puissance alternative injectée dans le réseau et la puissance continue produite par le générateur photovoltaïque.
Voir: module, onduleur.

Semi-conducteur
Un semi-conducteur est un matériau qui se situe entre les conducteurs et les isolants.
Le silicium, largement utilisé dans les cellules photovoltaïques, constitue un tel matériau. A l'état pur, le cristal de silicium n'a pas d'électron libre, de ce fait il est un isolant. Par adjonction de traces d'autres substances (phosphore, etc.) on peut «doper» le cristal, le rendant ainsi semi-conducteur.

Silicium
Elément de base des applications terrestres du photovoltaïque. D'autres éléments testés en laboratoire ont obtenu des résultats prometteurs, mais leur introduction sur le marché se heurte à des problèmes tels que leur toxicité, leur rareté ou leur mise en oeuvre trop onéreuse.

STC
Standard Test Conditions. Conditions de test normalisées pour les modules photovoltaïques: spectre de lumière solaire normalisé, rayonnement 1000 W/m2, température de cellule 25 degrés C.

Subventions
Dans certains cantons les pouvoirs publics accordent une aide financière à la construction ou l'exploitation d'installations non-conventionnelles de production d'énergie.

Structure porteuse
La structure doit statiquement être adaptée aux charges de la neige et du vent. Il est important d'être attentif aux risques de corrosion.

Température de cellule
La température de la cellule influence le rendement de conversion photo-voltaïque. Le rendement diminue de 0,5% par 0C. Les fabricants indiquent le rendement pour une température de cellule de 250C. Lorsque le rende-ment est de 15% à 250C, il est d'environ 13% à 500C et 16% à 100C
Voir: rendement, photovoltaïque.

Temps de retour énergétique
Laps de temps nécessaire à une installation pour produire autant d'éner-gie qu'il en a été utile à sa production et à son exploitation.
Voir: facteur de gain.

Tension de fonctionnement
Domaine de tension dans lequel l'installation photovoltaïque travaille.
Dans le cas des installations autonomes, cette tension est de 12 ou de 24V.
Les installations de plus grandes dimensions, raccordées au réseau, ont une tension de 400 à 500 V.

Unités
Puissance (P)                : watt (W), kilowatt (kW)
Rayonnement (1g, Ia)    :  kilowatt par mètre carré (kW/m2)
Energie (E)                   :  megajoule (MJ), kilowattheure (kWh)
                                      1 kWh = 3,6 MJ
Courant (I)                   :  ampère (A)
Tension (U)                  :  volt (V)

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De nombreuses «affirmations erronées» circulent à propos du photovoltaïque.

Affirmation
Une mise en oeuvre importante du photovoltaïque nécessiterait une surface de terrain de 25 à 30 km2 pour une production annuelle de 3,3 milliards de kWh.
Prise de position
Cet argument serait valable si l'installation était réalisée en pleine nature, mais notre civilisation a déjà suffisamment sacrifié de terres cultivables. Par contre, il est possible de réaliser un grand nombre d'installations sur des bâtiments, des toits, des façades, des murs antibruits, etc., sans occasionner de nouvelles emprises au sol. Il s'agit dans ce cas de centrales photovoltaïques sur infrastructure. Le premier exemple d'une de ces centrales est celui de l'autoroute N13, d'une puissance de 100 kW.

Affirmation
Utiliser le photovoltaique nous oblige à construire en complément des centrales d'accumulation.
Prise de position
Les installations photovoltaïques produisent de l'énergie électrique durant la journée, c'est-à-dire pendant que l'on en consomme le plus. Les centrales d'accumulation transforment l'énergie en ruban des centrales thermiques en énergie de pointe à la demande. Ce n'est donc pas à cause du photovoltaïque qu'il est nécessaire de construire de nouvelles centrales d'accumulation en Suisse.

Affirmation
L'utilisation de l'énergie photovoltaïque n'est pas rentable et n'a aucun avenir économique à long terme.
Prise de position
Lorsque l'on fait ce genre de raisonnement, il faut, par exemple, mettre en rapport les coûts actuels de construction d'une centrale nucléaire (environ 5 milliards CHFrs) avec ceux d'une centrale photovoltaïque. On observera qu'il n'y a qu'un minimum de frais d'entretien pour la centrale photovoltaïque alors qu'une centrale thermique engendre des frais d'exploitation et de combustibles considérables.
La comparaison ne doit donc pas se faire sur la seule base du prix de construction, mais sur le coût glo-bal (construction, entretien, exploitation, traitement des déchets, démolition).
De ce point de vue, pour un même coût global, on peut investir dans des coûts de construction trois àquatre fois plus élevés dans une centrale photovoltaïque que dans une centrale nucléaire.

Affirmation
Il faut plus d'énergie pour construire une centrale photovoltaïque que celle-ci n'en produira par la suite.

Prise de position
Faux: avec la technique actuelle des modules mono ou polycristallins, une installation raccordée au réseau, aura rentabilisé l'énergie nécessaire à sa construction en 4 à 7 ans. Pour une durée de vie de 20 à 30 ans, le facteur de gain se situe en 4,3 et 7,5. A l'avenir, l'introduction de la technologie des couches minces, réduira encore le temps de retour énergétique.

Affirmation
Beaucoup de modules photovoltaïques contiennent des produits arsenicaux et produisent ainsi des déchets spéciaux.

Prise de position
Toutes les installations photovoltaïques actuellement en service en Suisse, utilisent des cellules en silicium mono ou polycristallin. Le matériau de base de cette technologie est le silicium, l'un des éléments les plus répandus sur terre. Il est chimiquement stable, non toxique et de ce fait, n'entre pas dans la catégorie des déchets spéciaux.
Cette affirmation se réfère par contre aux cellules d'arséniure de gallium utilisé pour une recherche sur une combinaison de semi-conducteurs dans un laboratoire américain et ayant un rendement supérieur à 30%. Ce type de cellules devrait être utilisé en combinaison avec des concentrateurs optiques suiveurs de soleil qui ne se prêtent donc pas à un usage en Suisse.
Il est donc parfaitement déplacé de vouloir créer un problème de déchets en Suisse à propos de travaux de recherche menés à l'échelle du cm2 aux Etats-Unis.

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