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ABC du solaire photovoltaïque

La technologie solaire photovoltaïque convertit l’énergie du soleil en électricité.

En quelques mots

En une heure, le soleil fournit à la Terre une quantité d’énergie supérieure à celle que le monde entier consomme en moyenne pendant une année.

Deux technologies différentes permettent de transformer l’énergie solaire en énergie utile :

  • Les systèmes photovoltaïques captent le rayonnement lumineux pour produire de l’électricité.
  • Les capteurs solaires thermiques transforment la lumière du soleil en chaleur (notamment pour la production d’eau chaude sanitaire). > Consulter l’ABC de l’énergie solaire thermique.

Le photovoltaïque figure aujourd’hui parmi les technologies renouvelables les plus compétitives dans le monde et permet de réduire nos gaz à effet de serre.

L’investissement reste rentable pour les particuliers, les coopératives et les entreprises.

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Définition de la technologie

Un système photovoltaïque est principalement composé de cellules photovoltaïque, créées à partir de matériaux semi-conducteurs (généralement à base de silicium).

Lorsque les photons (composants de la lumière) heurtent ces matériaux photosensibles, ceux-ci libèrent leurs électrons, ce qui induit un courant électrique continu.

Un onduleur transforme celui-ci en courant alternatif, afin de pouvoir l’injecter sur le réseau électrique.

Dette énergétique

La dette énergétique d’un objet représente l’énergie qu’il a fallu consommer pour le fabriquer et l’acheminer jusqu’à son lieu d’utilisation.

Dans le cas des systèmes renouvelables, cette dette intègre toutes les étapes : construction, assemblage, transport vers le site de production, recyclage des déchets en fin de vie, …

En Belgique, un système photovoltaïque rembourse ainsi sa dette énergétique en moins d’1,5 an.

Il produira ensuite une énergie 100% propre durant toute sa vie, contrairement aux centrales fossiles et nucléaires.

Durée de vie

Un système photovoltaïque fonctionne au moins 25 ans. Les retours d’expériences montrent qu’ils restent encore très performants au-delà de 25 ans.

Production

La production d’électricité d’une installation solaire sera conditionnée par 3 paramètres importants :

  • l’irradiation solaire, qui varie fortement selon la situation géographique : un même panneau produira du simple au double selon qu’il est installé en Belgique ou en Espagne.
  • L’orientation et l’inclinaison du panneau : en Belgique, un panneau sera plus performant s’il est orienté au Sud et incliné entre 30 et 40° par rapport à l’horizontal - mais d’autres configurations restent intéressantes !
  • Le rendement des cellules, variable selon les technologies. Mais les systèmes sont de plus en plus efficaces et offrent tous des performances supérieures à 20% (ce taux exprime la portion de l’énergie du rayonnement transformé en énergie électrique).

En Belgique, un système de 3 kWc, exposé plein Sud à 35° d'inclinaison et sans ombrages, produit environ 3.500 kWh/an, soit la consommation électrique annuelle moyenne d’un ménage.

Nombre d'exploitations en Belgique

Fin 2020, le parc photovoltaïque belge a atteint une puissance installée cumulée de 6.036 MWc, ce qui représente la puissance de six réacteurs nucléaires.

Cette puissance est principalement installée en Flandre (75% du parc), suivie par la Wallonie (22%) et la Région bruxelloise (3%).

Economie d'émissions de CO2

La production d’électricité grâce au soleil est en forte croissance en Belgique et dans le monde.

Cette production de source renouvelable permet de réduire l’usage des centrales fossiles (gaz, charbon) et donc nos émissions de gaz à effet de serre.

En Belgique, sur base de notre mix électrique, chaque nouvelle installation photovoltaïque (5 kWc) permet d’économiser 2 tonnes de CO2 par an, soit l’équivalent de 10.875 km parcourus en voiture !

Recyclage

Afin de respecter les normes environnementales européennes, les fabricants organisent la collecte et le recyclage des panneaux en fin de vie, à leur charge. En Belgique, c‘est l’association PV Cycle qui organise ce recyclage.

Le taux de valorisation est très élevé et atteint 93,5%. La très grande majorité des panneaux solaires sont principalement composés de verre, d’alu- minium, de plastiques et de métaux semi-conducteurs, des matériaux recyclables à 100%.

Les matériaux recyclés serviront à produire de nouveaux modules photovoltaïques ou fourniront des matières premières à l’industrie (métaux).

Intermittence

La production photovoltaïque varie selon la présence - ou non – de rayonnement lumineux (soleil, nuages, nuit). Cette production s’avère cependant prévisible grâce à l’interprétation des données météorologiques et donc parfaitement intégrée dans le réseau électrique.

"Terres rares"

Les “terres rares” sont un ensemble de métaux dont l’extraction - principalement en Chine - est nocive pour l’environnement et la santé humaine. Ces métaux sont majoritairement utilisés dans les pots catalytiques automobiles, les smartphones, les ordinateurs, les moteurs électriques, ...

Selon un rapport de l’ADEME, les technologies photovoltaïques actuellement commercialisées ne contiennent pas de "terres rares".

Sécurité et maintenance

Les systèmes solaires ne demandent quasi pas d’entretien de maintenance.

Le propriétaire de l’installation photovoltaïque peut facilement assurer une inspection visuelle pour détecter d’éventuels problèmes (feuilles mortes sur les panneaux, nouvel ombrage, …) et un suivi de la production permet de repérer un défaut majeur (sous-production, panne). Dans ce dernier cas, il faut appeler un professionnel qui remettra l’installation en fonctionnement. Il remplacera également l’onduleur en fin de vie (généralement au bout de 10 ans).

Coût d'installation

Investir dans le photovoltaïque est aujourd’hui beaucoup plus modéré qu’auparavant.

Vu la chute des coûts de fabrication, une installation de base de taille moyenne (5 kWc) coûte actuellement entre 6.000 et 7.000 €, contre 30.000 € à 35.000 € voici 15 ans – ce qui explique pourquoi les aides et primes ont été régulièrement revues à la baisse puis supprimées.

Bref, le photovoltaïque est devenu beaucoup plus accessible financièrement et reste rentable, même sans aide et même avec tarif prosumer.

En Belgique, selon la Région, le temps de retour sur investissement varie généralement entre 7 et 12 ans. Au-delà de cette période, votre installation produit une électricité gratuite, que vous avez intérêt à autoconsommer au lieu de payer un fournisseur d’électricité.

Aide et primes

Le photovoltaïque n’a plus besoin d’aides pour être rentable, même avec le tarif prosumer. C’est pourquoi les mécanismes de soutien ont été supprimés ou vont progressivement disparaître.
A l’avenir, pour rentabiliser votre installation, il s’agira surtout d’autoconsommer au maximum votre production solaire : par exemple faire tourner vos appareils électroménagers vers midi lors des pics de production photovoltaïque.

Impacts environnemental et social

Les installations photovoltaïques s’intègrent facilement sur les toits de bâtiments (maisons, immeubles, entreprises, écoles, …).

Par contre, les centrales au sol – aussi appelées champs solaires – peuvent entrer en compétition avec un usage agricole, au détriment des agriculteurs et de la production alimentaire. C’est pourquoi de nombreux acteurs plaident pour installer ces centrales sur des terrains déjà artificialisés, telles que les friches industrielles. L’agrivoltaïsme permet également d’installer des systèmes solaires en hauteur, laissant la terre libre pour une culture ou un élevage animal.

Investissement individuel

Le photovoltaïque reste un investissement rentable pour les particuliers et rapporte plus qu’un compte épargne (voir plus haut).

Les citoyens qui ne peuvent s’équiper (locataires, toiture sous ombrage, ...) peuvent rejoindre un projet collectif (voir ci-dessous).

Investissement collectif

Les citoyens peuvent rejoindre une coopérative active dans la production solaire (par exemple propriétaire d’une grande installation sur un toit d’entreprise).

Ils pourront également bientôt participer à une Communauté d’énergie, un modèle en plein développement en Belgique et en Europe. Une grande installation solaire (sur le toit d’une école, d’une entreprise, …) pourra partager sa production avec différents consommateurs à proximité, à un tarif avantageux.

Les coopératives et les Communautés permettent de construire un projet collectif, de profiter de retombées économiques au niveau local et de mettre en place un circuit court de l’énergie. Les citoyens sont propriétaires et/ou bénéficient des outils de production qui leur fournissent leur électricité.

Pour aller plus loin