Les Centrales Solaires Photovoltaïques Intégrées Données techniques et financières
Préambule
Le photovoltaïque raccordé au réseau représente une filière émergente pour la production décentralisée d’électricité. Toute personne disposant d’un habitat résidentiel, d’un bâtiment communal ou d’un autre lieu d’implantation susceptible de recevoir un champ de modules photovoltaïques, peut devenir un producteur d’énergie renouvelable en injectant toute ou partie de l’électricité localement produite dans le réseau de distribution public. Nous aborderons ici les projets de centrales solaires destinées à la production d’électricité pour la revente totale à EDF ou à tout autre distributeur d’énergie répondant aux critères d’éligibilités fixés par les pouvoirs publics français. A ce jour, le développement massif du solaire photovoltaïque, en tant que moyen de production d’électricité raccordé au réseau, reste pénalisé par son coût de production encore très élevé. Dans le but de lever cet obstacle, BIO ENERGIES ONLINE© s’investit activement dans la recherche et dans le développement de centrales solaires « intégrées » utilisant les dernières technologies, notamment celles des cellules aux couches minces photovoltaïques.
Données techniques
Comment fonctionne une installation ?
Une installation photovoltaïque se compose de modules solaires, eux-mêmes constitués de cellules photovoltaïques, à base de silicium le plus souvent.
Selon le choix retenu, tout ou partie de la production est injecté sur le réseau public, et le reste est consommé par le producteur. Lorsque la production photovoltaïque est
Ces générateurs transforment directement l'énergie solaire en
insuffisante, le réseau fournit l’électricité nécessaire.
électricité (courant continu). La puissance est exprimée en
Dans des cas particuliers (principalement dans les DOM) il peut
Watt-crête (Wc), unité qui définit la puissance électrique disponible aux bornes du générateur dans des conditions d'ensoleillement optimales. Un ou plusieurs onduleurs convertissent le courant continu produit en courant alternatif à 50 Hz et 220 V.
être avantageux d’adjoindre au générateur photovoltaïque un parc d’accumulateurs pour le stockage d’énergie. On parlera alors d’un système sécurisé, permettant de produire de l’électricité, même en cas de rupture de la fourniture d’énergie par le réseau public (intempéries, dévastations cycloniques, etc.).
Quelle production d’énergie pour une centrale solaire? En France La production d’électricité photovoltaïque est directement fonction de l’ensoleillement du lieu, et donc de sa localisation géographique, de la saison et de l’heure de la journée : elle est maximale à midi par ciel clair. Sa valeur maximale qui peut ainsi être enregistrée est d’environ 1000 W/m2 (valeur dite de référence).
En prenant en compte les conditions géographiques ainsi que météorologiques, on constate que l’énergie moyenne apportée par le rayonnement solaire varie entre 3 kWh/m2 par jour dans le Nord de la France et 5 kWh/m2 par jour dans le sud (moyennes annuelles). Les modules photovoltaïques commercialisés ont un rendement maximal autour de 14 %.
Source : Atlas Européen du rayonnement solaire Moyennes annuelles de l’énergie reçue sur une surface orientée au sud et inclinée d’un angle égal à la latitude (en kWh/m2·jour)
Ainsi, pour une puissance du rayonnement solaire incident de 1000 W/m2, la puissance électrique disponible par m2 de capteur est de l'ordre de 140 Wc, desquels il faut déduire les pertes dues au rendement global de l’installation. Par conséquent, la production photovoltaïque journalière pourra selon le lieu d’installation être comprise entre 0,33 et 0,5 kWh par m2. Pour une installation de 20 m2 soit environ 2,8 kWc, la production journalière se situera alors entre 6,5 et 10 kWh (voire légèrement plus dans les DOM).
Comment raccorder la centrale solaire au réseau ?
Comme le distributeur (EDF) ne pourra acheter que l’électricité physiquement injectée au réseau au point de livraison, les deux options détaillées ci-dessus nécessitent des architectures spécifiques pour le raccordement du générateur. Les travaux de raccordement à réaliser dépendent par conséquent du choix d’une fourniture totale ou d’une fourniture des seuls excédents. Deux compteurs distincts seront systématiquement utilisés pour mesurer la production injectée sur le réseau ainsi que celle soutirée du réseau. L’utilisation du compteur électromécanique existant, en le faisant “tourner à l’envers” aux moments de l’injection d’énergie au réseau, ne peut être envisagée pour des raisons réglementaires. En tout état de cause, elle serait peu avantageuse pour le producteur, puisqu’elle rendrait physiquement impossible l’application du tarif préférentiel d’achat pour la rémunération de l’énergie photovoltaïque injectée au réseau.
Depuis juillet 2006, le tarif d’achat de l’électricité solaire est : 30 c€/kWh en métropole continentale ;
Données financières
40 c€/kWh dans les DOM, en Corse, à
Indications sur les données actuelles constatées du
Saint-Pierre-et-Miquelon et Mayotte.
marché français .
Le tarif peut être majoré d’une prime à l’intégration au bâti, applicable lorsque les
Un générateur raccordé au réseau (donc sans batteries) coûte de l’ordre de 7 €/Wc. Un générateur de 2,8 kWc coûtera alors environ 20 000 €, travaux d’installation
équipements de production d’électricité
compris. Le prix de revient du kWh ainsi produit varie entre 0,3 € et 0,7 €, en
photovoltaïques assurent également une
fonction du site.
fonction technique ou architecturale
Des subventions (nationales ou européennes) existent, elles permettent de faire
essentielle à l’acte de construction (2).
diminuer le prix des installations photovoltaïques. Le levier financier le plus important se présente sous forme d’un tarif d’achat
La prime à l’intégration au bâti est de :
préférentiel de l’électricité solaire produite. Depuis 2002 l’énergie d’origine
25 c€/kWh en métropole
photovoltaïque est achetée par EDF à un prix préférentiel fixé par les pouvoirs publics
continentale
(1) et garanti pendant 20 ans. Par ailleurs, les installations solaires photovoltaïques bénéficient depuis janvier 2006
15 c€/kWh dans les DOM, en Corse,
d’un crédit d’impôt à hauteur de 50% du montant de l’équipement. Ce crédit peut
à Saint-Pierre-et-Miquelon et
être accordé par l’administration fiscale aux particuliers acquérant un générateur
Mayotte.
solaire pour leur habitat principal. L’ADEME a mis en place en 2003 un programme de subvention des générateurs
(1)
photovoltaïques sous l’appellation “les toits bleus”, attribuant des aides financières directes aux installations solaires qui respectent un cahier des charges détaillé. Depuis l’augmentation des tarifs d’achat et l’instauration du crédit d’impôt l’ADEME
(2)
annonce la suppression de ses aides directes, mais d’autres structures locales (Conseil Régional) pourront selon le cas apporter un financement complémentaire. Des informations plus détaillées sur les conditions pour l’attribution de la prime à l’intégration au bâti, sur les modalités d’application du crédit d’impôt ou sur la disponibilité éventuelle d’aides complémentaires peuvent être obtenues auprès de l’ADEME (www.ademe.fr).
(3)
Selon l’arrêté tarifaire du 13 mars 2002 modifié et remplacé par l’arrêté du 10 juillet 2006 publié au JORF le 26 juillet 2006. Il appartiendra aux préfets (DRIRE) de veiller à la conformité des installations intégrées au bâti aux critères ainsi définis. En annexe à la présente, BIO ENERGIES ONLINE© propose une synthèse des réalisations éligibles à la prime d’intégration.
Etudes de cas : rentabilité et retour sur investissement
Mention légale obligatoire des sources : PVGIS (c) European Communities, 2001-2007 http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/
Estimations financières générées pour une centrale solaire répondant aux caractéristiques suivantes :
Puissance nominale des capteurs : 1 Mwc installé (1 000 Kwc) Technologie des capteurs solaires : cristallin Donnée moyenne de surface utile : 10m² de capteurs pour 1 Kwh produit Pertes moyennes combinées d’énergie : 25% (températures ambiantes, câblage, angle d’incidence des rayons solaires selon la localisation du site) Exposition et inclinaison optimales (sud et angle 30 à 35°) Prix du Wc livré : 7,00 €, soit un investissement pour 1 Mwc de 7 M€ Prix de revente du Kwh produit : 0,57187 €
Localisation Centrale Solaire Aix-en-Provence Marseille Nice Biarritz Perpignan Toulouse Pau La Rochelle Bordeaux Lyon Angers Caen Paris Epinal Mulhouse Strasbourg Reims Lille
Production moyenne en Kwh Rentabilité moyenne estimée Mensuelle Annuelle Mensuelle Annuelle 116 000 1 392 000 66 337 € 796 043 € 114 000 1 368 000 65 193 € 782 318 € 112 000 1 344 000 64 049 € 768 593 € 106 000 1 272 000 60 618 € 727 419 € 106 000 1 272 000 60 618 € 727 419 € 98 900 1 186 800 56 558 € 678 695 € 98 000 1 176 000 56 043 € 672 519 € 96 800 1 161 600 55 357 € 664 284 € 94 900 1 138 800 54 270 € 651 246 € 92 000 1 104 000 52 612 € 631 344 € 90 000 1 080 000 51 468 € 617 620 € 83 200 998 400 47 580 € 570 955 € 80 900 970 800 46 264 € 555 171 € 80 800 969 600 46 207 € 554 485 € 79 300 951 600 45 349 € 544 191 € 78 000 936 000 44 606 € 535 270 € 77 900 934 800 44 549 € 534 584 € 73 700 884 400 42 147 € 505 762 €
TRI en années 9 9 9 10 10 10 10 11 11 11 11 12 13 13 13 13 13 14
Les sources de financement, d’aides ou subventions représentant un facteur aléatoire, les exemples ci-dessus illustrent le ratio investissement/productivité pour estimer un temps de retour brut et non pondéré. Nous apportons ainsi des indications financières pour déterminer la pertinence a priori d’investissement sur des centrales solaires situées au Nord et au Sud de la Loire. Sur cette base, la méthodologie BIO ENERGIES ONLINE© s’appliquera à affiner les données financières au cas par cas via une qualification technique poussée des sites d’implantation et de l’environnement du projet aux plans fiscal et administratif (état de situation des avantages liés au porteur du projet et des subventions prévisibles). L’optimisation des projets d’investissement passera aussi par nos activités de R&D sur l’amélioration des performances liée aux avancées technologiques.
Présentation de la méthodologie BIO ENERGIES ONLINE© Quelques soient les démarches que vous ayez déjà entreprises, nous confier votre projet passe par une étude approfondie de notre part. Etape_1 : étude préalable de faisabilité Visite technique sur site ou transmission électronique de votre dossier : photos, plan de masse coté, localisation, etc ... Analyse environnementale + compréhension et évaluation du besoin Analyse de la solution la mieux adaptée au contexte de votre projet : production attendue, caractéristiques du site, contraintes administratives locales et régionales, etc... Pré-étude de dimensionnement de l'installation solaire envisageable : prestation payante en fonction du niveau d'exploitation attendu de la pré-étude et des ressources d'ingénierie à mobiliser de notre part. Nos bureaux d'études mobilisés en amont de votre projet seront ceux qui l'accompagneront en cas de réalisation. Dans le cas d'une pré-étude gratuite, son contenu technique est à la base de l'étude de réalisation finale. Dans tous les cas, nos travaux vous sont présentés sous forme de dossier personnalisé en phase avec les exigences de l'administration pour d'éventuelles demandes de subvention ou de financement de votre projet. Etape_2 : étude technique et financière complète Étude d'ingénierie de niveau "Assistance à Maîtrise d'Ouvrage" portant sur : o conseil sur les possibilités de financement les mieux adaptées à votre situation et vos droits aux aides publiques o établissement de notre offre technique et financière pour la réalisation de votre projet o contractualisation d’engagement : commande de services et enregistrement de vos ordres Etape_3 : accompagnement aux démarches administratives Permis de construire ou simple déclaration de travaux: démarche auprès de votre Mairie permettant de vérifier la conformité du projet avec les règles d’urbanisme. La déclaration de l’exploitation : démarche auprès de la DIDEME (Direction de la Demande et des Démarches Énergétiques) pour l'obtention du statut légal de producteur d'électricité photovoltaïque. Ouverture du droit à l’obligation d’achat de l’électricité : démarche auprès de la DRIRE (Direction Régionale de l’Industrie, de la Recherche et de l’Environnement) pour l'émission du certificat nécessaire à la revente d'électricité à EDF ou la régie locale. Le contrat de raccordement au réseau public : constitution de la "fiche de renseignement ARD" (Accès au Réseau de Distribution) pour établir le contrat autorisant l'injection de l'électricité produite par votre installation dans le réseau public. La fiche de renseignements techniques sur votre installation intégrera les éléments de notre étude technique et financière (cf Etape_2) Le contrat d’achat signé entre vous et EDF ou la régie locale : à noter que près de 95% du réseau français est géré par EDF; il s'ensuit que dans la majorité des cas, le contrat d’achat est passé avec EDF – AOA : Agence de l’Administration des Obligations d’Achat Etape_4 : mise en œuvre Confirmation du projet et visite sur site du Maître d'Œuvre, partenaire agréé BIO ENERGIES ONLINE© et titulaire des labels et assurance responsabilité professionnelle requis (ex : obligatoire pour l'obtention du crédit d'impôt d'un investisseur privé) Installation : réalisée sous notre contrôle avec notre assistance et suivi du chantier jusqu'à la recette de l'installation. Notre méthode de conduite de projet vous permet d'obtenir : o la garantie de bonne fin de chantier o le Service Après Vente : maintenance et suivi de production de votre installation Etape_5 : raccordement au réseau prestation réalisée par EDF ou la régie locale avec qui vous aurez signé le contrat d'achat de votre production d'électricité. BIO ENERGIES ONLINE© organisera le rendez-vous ou la mise en relation avec les services de raccordement de votre région.
Exemples de réalisation de centrales solaires intégrées A gauche, panneaux solaires fixés sur le toit (éligible à la prime d’intégration) A droite, panneaux fixés sur des consoles lestées (non-éligible à la prime d’intégration)
La technique de fixation employée permet de remplacer intégralement la couverture traditionnelle du site tout en conférant un certain design apprécié d'un point de vue environnemental.
Pour l’obtention d’un prix de revente maximum, la centrale solaire doit être intégrée au bâti.
Le type d’installation «Solar Traker », permet à toute la surface photovoltaïque de suivre la trajectoire du soleil tout au long de la journée ; le gain de productivité peut ainsi atteindre 30%.
La technique de la "console lestée" permet des mises en œuvre très faciles comme cet exemple sur un terrain agricole exposé plein sud. Le génie civil pour ce type de chantier est très bon marché en comparaison de systèmes installés sur des structures aériennes. La prise au vent est réduite au maximum.
Les directives du Ministère de l’Economie, des Finances et de l’Industrie pour l’obtention de la prime d’intégration au bâti De nouvelles conditions d’achat de l’électricité produite à partir de l’énergie radiative du soleil sont définies dans l’arrêté du 10 juillet 2006, qui prévoit un tarif d’achat fixé à 30 c€/kWh pour la France continentale et 40 c€/kWh pour la Corse, les départements d’outre mer et Mayotte. L’arrêté du 10 juillet 2006 instaure, en outre, une prime à l’intégration au bâti. Cette prime vise à faciliter le développement de composants standard de la construction neuve intégrant la fonction de production d’électricité photovoltaïque.
Conditions d’éligibilité Les équipements photovoltaïques doivent assurer une fonction technique ou architecturale essentielle à l’acte de construction touchant à : o la tenue mécanique o la protection ou la régulation thermique o la protection physique des biens ou des personnes o la recherche d’un esthétisme architectural particulier Les équipements de production d’électricité photovoltaïques doivent venir en substitution d’un ou plusieurs équipements
Typologie des équipements éligibles
Lors de la fabrication, un faisceau laser trace une série de fines lignes permettant le passage de 10% de la lumière à travers le panneau. Ce niveau de transmission optimale laisse suffisamment de luminosité par temps nuageux tout en protégeant d'une chaleur excessive. (1m² de surface anti reflet) Système de connexion noyé dans l'un des cotés.
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