Centrale photovoltaïque : notre guide complet

Changement climatique, prix exorbitants des énergies fossiles, aides de l’État… Les raisons d’accélérer notre transition énergétique sont de plus en plus nombreuses, au niveau national bien sûr, mais également domestique. 

Ceci explique l’engouement croissant des ménages français pour la production à domicile d’énergie renouvelable, et plus particulièrement pour le type d’installation le plus rentable pour l’autoconsommation des ménages: la centrale photovoltaïque. 

Ce dispositif permet de produire de l’électricité 100 % verte grâce à des panneaux solaires et de l’utiliser directement pour alimenter votre foyer. Un excellent moyen de gagner en autonomie, de participer à la sauvegarde de l’environnement et surtout de réaliser de belles économies sur votre facture d’énergie !

Alors, qu’est-ce qu’une centrale photovoltaïque précisément ? Comment fonctionne cette technologie ? Quels sont ses avantages et ses inconvénients ? Quels sont le coût de son installation et sa rentabilité ? Voyons tout cela d’un peu plus près.

Points clés :

• Une centrale photovoltaïque produit de l’électricité à partir des rayons du soleil
• C’est une excellente alternative renouvelable et responsable aux énergies fossiles
• Il existe des centrales solaires de toutes tailles, allant de la petite installation domestique aux exploitations photovoltaïques de plusieurs centaines d’hectares
• Elles sont adaptables à de très nombreuses zones d’utilisation
• Elles offrent une excellente rentabilité, grâce à leur durée de vie allant jusqu’à 50 ans et leur rendement performant

Qu’est-ce qu’une centrale photovoltaïque

Une centrale photovoltaïque est une installation qui capte l’énergie contenue dans la lumière du soleil pour la transformer en électricité. Il existe des centrales solaires de différentes tailles et de différentes puissances, de la petite installation domestique aux champs photovoltaïques de plusieurs hectares, en passant par les hangars photovoltaïques agricoles ou industriels. 

Ces parcs solaires sont installés sur les toits et les façades des maisons de particuliers et des bâtiments professionnels (exploitations agricoles, bâtiments industriels ou commerciaux, ombrières de parkings, etc.) ou tout simplement au sol. 

Comment fonctionne une centrale photovoltaïque ?

Des panneaux pour capter l’énergie solaire

Le cœur d’une installation photovoltaïque est constitué de panneaux solaires. Ces modules sont pour la plupart composés de cellules en silicium, qui captent l’énergie du soleil et la transforment en électricité grâce à l’effet photovoltaïque. 

Voici un résumé rapide de ce procédé découvert par le physicien français Edmond Becquerel en 1839 :

• La lumière du soleil est composée de photons
• Lorsqu’ils frappent un matériau semi-conducteur (comme le silicium), les photons arrachent les électrons qu’il contient et laissent un espace vide
• Le déplacement des électrons et de ces « vides » crée un courant électrique continu

Ce courant continu n’est cependant pas utilisable tel quel pour alimenter les appareils électriques. C’est là qu’interviennent les onduleurs !

Des onduleurs pour convertir le courant

Le courant alternatif produit par les panneaux solaires est envoyé vers un dispositif permettant de le rendre compatible avec l’installation électrique du bâtiment et/ou le réseau de distribution. Il peut s’agir soit :

• D’un onduleur central, unique pour l’ensemble de l’installation
• De plusieurs micro-onduleurs, chacun étant relié à un ou deux panneaux solaires

Dans les deux cas, les onduleurs jouent plusieurs rôles essentiels au bon fonctionnement de la centrale photovoltaïque :

• Transformer le courant continu en courant alternatif 220 V
• Adapter la tension du panneau pour optimiser sa puissance de sortie grâce à un MPPT (Maximum Power Point Tracker) intégré
• Assurer la sécurité de l’installation avec la protection de découplage (norme DIN VDE 0126-1-1/A1
• Monitorer le bon fonctionnement du parc solaire

Un transformateur pour élever la tension

Le courant alternatif généré par l’onduleur est ensuite soit utilisé pour alimenter directement l’installation électrique d’un bâtiment, soit injecté dans le réseau de distribution.

Dans ce dernier cas, il doit auparavant passer par un transformateur, qui augmente la tension du courant afin de le rendre compatible avec le réseau public.

Le réseau électrique pour accueillir la production 

Une fois parfaitement compatible, le courant produit par la centrale photovoltaïque est finalement transmis au réseau public d’Enedis. Il y est transporté puis distribué aux particuliers, aux professionnels ou aux collectivités qui achètent leur électricité via un contrat souscrit auprès d’un fournisseur.

Les différents types de centrales photovoltaïques

La centrale photovoltaïque sur toiture

Il s’agit de la configuration la plus répandue, notamment chez les particuliers. Les panneaux solaires sont installés sur le toit du bâtiment, et bénéficient ainsi d’une excellente exposition à la lumière du soleil.

Le seul inconvénient de ce type de centrale est que l’inclinaison des modules n’est pas facilement adaptable. En effet, elle dépend le plus souvent de l’angle existant du toit, qu’il est très coûteux de modifier. Cela a toutefois peu d’incidence sur la rentabilité de l’installation, puisque la plupart des toits sont inclinés autour de 30°, l’angle recommandé pour monter vos panneaux.

La centrale photovoltaïque au sol

La centrale photovoltaïque au sol est très utilisée pour les grands parcs solaires disposés sur plusieurs hectares de terrain. La centrale de Cestas, près de Bordeaux, est un excellent exemple : avec ses 258 hectares de superficie et ses 983 500 panneaux solaires, difficile de la faire tenir sur un toit !

Le grand avantage de ce type d’installation est de pouvoir très facilement choisir l’orientation et l’inclinaison optimale des panneaux, en utilisant une structure de fixation adaptée.

Toutefois, pour qu’un parc solaire au sol déploie un rendement maximum, il est crucial de veiller à ce qu’aucun obstacle environnant ne vienne occulter la lumière du soleil.

La centrale photovoltaïque sur façade

Vous n’avez pas la possibilité d’installer des modules sur votre toit (zones d’ombre, mauvaise orientation) et vous ne disposez pas d’un terrain suffisamment grand pour accueillir un parc solaire au sol ? Vous pouvez opter pour la mise en place de panneaux solaires sur la façade de votre bâtiment.

Néanmoins, ce choix limite généralement la taille de la centrale, notamment à cause de la présence d’obstacles à la pose (porte, fenêtres).

La centrale photovoltaïque flottante

Comme son nom l’indique, une centrale photovoltaïque flottante est un parc solaire installé sur l’eau. Elle présente les mêmes avantages qu’une centrale au sol, mais permet d’éviter l’encombrement de zones constructibles ou agricoles.

Il est cependant peu rentable de mettre en place une installation flottante en mer ou sur l’océan, car la puissance des vagues et le caractère corrosif du sel marin limitent la durabilité du matériel. C’est pourquoi la pose sur réservoir artificiel est généralement privilégiée.

L’ombrière photovoltaïque

Une ombrière photovoltaïque est un abri équipé de panneaux solaires, qui permet de protéger les voitures de la chaleur du soleil et des intempéries tout en produisant de l’électricité.

Ce type de structure est très souvent utilisé sur les parkings des centres commerciaux et des entreprises, mais on le retrouve également à plus petite échelle chez les particuliers.

La centrale solaire thermique ou thermodynamique

Une centrale solaire thermique, également appelée centrale thermodynamique, n’utilise pas l’effet photovoltaïque. Il nous a tout de même semblé pertinent de vous la présenter dans cet article, puisqu’elle produit elle aussi de l’électricité à partir de l’énergie solaire.

Elle fonctionne grâce à un ensemble de miroirs qui concentrent les rayons du soleil, en récupèrent la chaleur et la transfèrent à une chaudière. Celle-ci transforme alors de l’eau en vapeur, qui entraîne à son tour une turbine. C’est ce mouvement qui génère de l’électricité.

Ce type de centrale est peu déployé en France (il n’en existe qu’une, à Llo dans les Pyrénées-Orientales), car il demande un taux d’ensoleillement très élevé. 

Les avantages d’une centrale photovoltaïque

Une installation très rentable

Le photovoltaïque est aujourd’hui une des énergies renouvelables les plus rentables, aussi bien pour les installations à grande échelle que pour les exploitations domestiques mises en place chez les particuliers. Ceci s’explique par :

• La baisse des prix des panneaux solaires ces 10 dernières années
• Leur rendement, qui s’améliore au fil du temps et des innovations technologiques (PERC, panneau bi-facial, etc.)
• La durée de vie des modules, qui peut aller jusqu’à 50 ans

Ces avantages offrent aux détenteurs de centrales photovoltaïques un très bon retour sur investissement à long terme.

Une énergie renouvelable

Les rayons du soleil sont une source inépuisable d’énergie, contrairement aux sources fossiles comme le gaz, le pétrole et le charbon, qui sont limitées dans le temps.

De plus, même si le taux d’ensoleillement varie d’une région à une autre, le soleil est disponible gratuitement pour tout le monde et depuis n’importe quel pays. Il permet donc de réduire efficacement la dépendance énergétique à des prestataires extérieurs, voire même à terme de s’en affranchir.

Une énergie responsable

Les panneaux solaires ne génèrent aucun gaz à effet de serre ni aucune pollution lorsqu’ils produisent de l’électricité. Leur empreinte carbone est principalement due à leur fabrication et leur transport, et peut être limitée si le site de production se trouve près du site d’exploitation.

Quant à leur fin de vie, généralement 40 ou 50 ans après leur mise en service, environ 95 % des matériaux présents dans un panneau solaire sont aujourd’hui entièrement recyclables.

Une installation modulable

Comme nous l’avons vu plus tôt dans cet article, il existe de nombreuses façons de mettre en place une centrale photovoltaïque : sur un toit, une façade, sur la terre ferme, sur l’eau… Les possibilités ne manquent pas !

Cette adaptabilité est idéale pour profiter de l’énergie solaire où que se situe la potentielle zone d’installation.

Un entretien facile et bon marché

L’entretien de panneaux solaires est une opération extrêmement rapide et simple à réaliser : il suffit de nettoyer une à deux fois par an leur surface vitrée à l’aide d’un chiffon doux et d’eau non pressurisée.

Un produit d’entretien spécifiquement conçu pour les modules photovoltaïques peut également être utilisé, afin de les garder propres plus longtemps.

Des aides disponibles

L’État a mis en place des subventions pour aider les particuliers et les professionnels à réaliser leur transition énergétique en installant des panneaux photovoltaïques. 

On peut citer notamment :

• La prime à l’autoconsommation : une prime à l’investissement versée en une fois pour les installations de 9 kWc (kilowatts-crêtes) ou moins, et sur cinq ans pour les centrales d’une puissance supérieure à 9 kWc
• Le rachat subventionné du surplus de production auprès d’EDF OA
• Des avantages fiscaux pour les entreprises qui choisissent de vendre leur électricité
• L’exonération des impôts sur les revenus générés par la vente du surplus de production pour les particuliers

Les inconvénients d’une centrale photovoltaïque

Une production intermittente

Sans soleil (autrement dit la nuit), votre centrale photovoltaïque ne produit pas. Et lorsque le taux d’ensoleillement est trop faible (temps couvert ou pluvieux, hiver,etc.), son rendement peut être insuffisant pour assurer un fonctionnement en autoconsommation efficace ou un volume de revente conséquent.

Pour pouvoir autoconsommer 24H/24 l’électricité générée par vos panneaux, vous devez donc obligatoirement choisir une des deux solutions suivantes :

Être raccordé au réseau public

Vous pouvez alors acheter de l’électricité auprès d’un fournisseur pour compléter votre manque de production. Le raccordement au réseau Enedis est également indispensable pour pouvoir vendre la totalité ou une partie de l’énergie générée par votre parc solaire.

Utiliser des batteries solaires

Si vous ne souhaitez pas (ou ne pouvez pas) raccorder votre centrale solaire au réseau public, vous devez absolument disposer d’une solution de stockage pour profiter de votre électricité à tout moment du jour et de la nuit. 

C’est le seul cas de figure dans lequel nous recommandons l’achat d’armoires de stockage ou de batteries solaires, qui reste bien moins rentable qu’une offre de batterie virtuelle ou que l’autoconsommation avec revente du surplus.

Des conditions d’installation précises

Pour assurer le meilleur rendement possible, les panneaux d’une centrale doivent respecter les conditions d’installation suivantes :

• Une orientation plein sud, ou à la rigueur sud-est ou sud-ouest
• Une inclinaison formant un angle de 30° par rapport au sol
• L’absence totale de zone d’ombrage

Ces critères peuvent parfois représenter des contraintes complexes à surmonter pour les ménages ou les entreprises qui désirent installer une centrale photovoltaïque.

Quel est le prix d’une centrale photovoltaïque ?

Le prix d’une centrale photovoltaïque est très variable, car il dépend entièrement de plusieurs facteurs :

• La taille et la puissance de l’installation
• Le nombre de panneaux solaires et leur technologie
• Le choix des marques et des modèles de tous les équipements (modules, onduleurs, etc.)
• La surface de pose (toit, sol, façade, eau, etc.) et le mode de pose (surimposition, intégration au bâti, mise en place sur flotteurs, etc.)

C’est pourquoi nous vous invitons à contacter nos équipes de conseillers pour obtenir une estimation précise et personnalisée du tarif de votre projet solaire.

Voici tout de même un ordre de prix pour des centrales de différentes puissances, afin de vous faire une idée générale :

Quels sont le rendement et la rentabilité d’une centrale photovoltaïque ?

Cette fois encore, nous ne pouvons malheureusement pas vous donner un chiffre fiable pour répondre à cette question, car les critères sont là aussi nombreux et propres à chaque projet :

• Le prix de l’installation
• Les conditions de fonctionnement
• La durée de vie des panneaux et leur garantie de production
• Les économies réalisées sur votre facture d’énergie
• Le revenu généré par la vente d’une partie ou de la totalité de votre électricité
• Les aides dont vous disposez pour mettre en place votre centrale

Pour vous aider à y voir plus clair, nous avons mis à votre disposition un outil en ligne gratuit pour vous aider à calculer la rentabilité de votre future centrale photovoltaïque.

Les mini centrales photovoltaïques domestiques

Qu’est-ce qu’une mini centrale photovoltaïque ?

Tout est dit dans le nom : il s’agit d’une toute petite centrale photovoltaïque, à faible encombrement et développant une puissance très limitée.

Attention toutefois : la plupart des mini centrales solaires proposées en grande surface ou sur Internet sont des gadgets qui permettent tout au plus de recharger un téléphone portable ou d’alimenter une ampoule à LED. Il ne s’agit pas de panneaux solaires à proprement parler, mais plutôt de petits dispositifs à utiliser en support de l’alimentation habituelle, pour une utilisation nomade par exemple. Mais, même pour ce type d’utilisation, nous recommandons vivement l’achat d’un véritable kit solaire nomade.

Comment fonctionne une mini centrale photovoltaïque ?

Le fonctionnement d’une centrale photovoltaïque est toujours le même, peu importe la taille et la puissance de celle-ci: elle capte l’énergie solaire pour la transformer en électricité grâce à l’effet photovoltaïque.

Conclusion

Peu importe sa taille, sa puissance ou son mode d’installation, la centrale photovoltaïque est un système de production énergétique qui présente beaucoup d’atouts pour les particuliers, les entreprises et les collectivités. 

Tout d’abord, sa bonne productivité et sa grande durabilité la font bénéficier d’une rentabilité très intéressante à moyen et long terme. Elle offre également une excellente adaptabilité à de nombreux lieux de pose, qu’il s’agisse d’une toiture plate ou inclinée, d’une façade, du sol, d’ombrières ou d’étendues d’eau.

Enfin, point non négligeable en cette période critique de changement climatique, les centrales solaires représentent une alternative fiable, renouvelable et responsable aux sources de production fossiles et nucléaires.