La technologie photovoltaïque

La technologie photovoltaïque

La technologie photovoltaïque (PV) permet la conversion de l’énergie issue du rayonnement solaire en électricité utilisable localement ou injectable sur le réseau de distribution. Elle se présente sous la forme de cellules photovoltaïques organisées en panneaux qui peuvent être installées au sein de petites installations sur toitures (quelques kW) ou dans le cadre de centrales photovoltaïques, aussi appelées champs photovoltaïques (plusieurs MW). Il existe aujourd’hui trois types de panneaux photovoltaïques qui diffèrent en fonction des matériaux qui les composent. On distingue les semi-conducteurs cristallins (silicium monocristallin ou polycristallin), de couche mince (silicium amorphe, tellure de cadmium) ou en matière organique (couche mince). Chacune de ces technologies présente des caractéristiques qui lui sont propres et qui justifient son utilisation en fonction de la zone géographique dans laquelle elles sont amenées à être utilisées. Nous considèrerons ici des panneaux de type polycristallins tels que ceux proposés par le distributeur BISOL et installés par l’entreprise CEL, partenaire d’EneRSIEIL dans ses projets de photovoltaïque sur toiture. Technologie la plus largement répandue sur le territoire national, les panneaux semi-conducteurs cristallins proposent aujourd’hui les meilleurs rendements sur le marché du photovoltaïque. La technologie photovoltaïque puisant sa source directement dans le rayonnement solaire, il est indispensable de considérer ce facteur à l’échelle du territoire du département pour justifier son développement. Le territoire départemental connait un rayonnement moyen de 1300 KWh/m² par an, suffisant puisque l’on estime une installation rentable si elle est située dans une zone au rayonnement supérieur ou égal à 1100 kWh/m²/an.

Le photovoltaïque sur toitures de bâtiments communaux 

L’installation sur toiture représente l’un des deux débouchés possibles de la technologie photovoltaïque. EneRSIEIL a fait le choix de se positionner sur ce débouché en travaillant principalement sur les toitures de bâtiments publics communaux qui représentent aujourd’hui son cœur de cible. Propriété des collectivités locales, les projets sur bâtiments publics ont l’avantage de faire intervenir des acteurs publics moins sensibles au temps d’amortissement relativement long de ce genre de projets (15 à 20 ans). Un privé, cherchant une rentabilité à court terme, sera souvent réticent à l’installation de panneaux photovoltaïques sur sa toiture. De plus, compte tenu de la conjoncture économique actuelle, il est souvent difficile pour un particulier de se projeter sur la période impliquée par un bail emphytéotique (99 ans). Bon nombre de professionnels ne réfléchissent pas à si long terme et ne peuvent donc garantir la disponibilité de leurs toits sur de si longues périodes. En intervenant auprès des communes, EneRSIEIL s’assure une facilitation des démarches en traitant avec des partenaires privés tout en favorisant l’émergence de projet conséquents de production d’énergie renouvelable. La surface des toitures envisagées est généralement grande et permet donc une production importante. Ainsi ce sont aujourd’hui 10 projets qui ont été réalisés ou sont en cours de réalisation par EneRSIEIL : huit écoles ont vu leurs toitures se couvrir de panneaux photovoltaïques pour une production annuelle totale de 358,5 MWh et deux autres projets sont en cours de réalisation sur la déchetterie de la communauté de communes de Loches Développement et sur le local technique de la mairie de Monthodon. Nous étudierons donc dans un premier temps le potentiel de production d’énergie renouvelable des bâtiments communaux du département d’Indre-et-Loire, le but étant de cibler de potentiels projets pour EneRSIEIL et d’en déterminer la production envisageable.

Le jeu de contraintes à prendre en compte 

La détermination du bâti éligible pour l’installation de panneaux photovoltaïques se fait par un processus de dégradation de la ressource (ensemble du bâti) en fonction de différentes contraintes qui conditionnent l’aboutissement d’un projet. La prise en compte de l’ensemble de ces contraintes (physiques, règlementaires ou techniques) permettra d’aboutir à une ressource finale pour laquelle il sera possible d’estimer une production annuelle. Le choix a été fait de tenir compte de critères non rédhibitoires, mais qui ont de grandes chances de nuire à l’aboutissement d’un projet. Ceci dans le but de dégrader au mieux notre ressource et donc d’estimer une production minimale réaliste par technologie. Les zones soumises à l’avis de l’architecte des bâtiments de France ont par exemple été exclues même si leur validation est possible, mais rare, dans la réalité. Il en est de même pour les zones de protection du patrimoine naturel : une ZNIEFF (zone naturelle d’intérêt écologique faunistique et floristique) n’est qu’un inventaire d’espèces à protéger et ne réglemente aucunement l’installation d’équipement de production d’énergie renouvelable. Cependant, et compte tenu de la réalité politique, il est préférable d’exclure ces dernières de la ressource finale exploitable. Les contraintes physiques :  Le rayonnement Facteur déterminant de la rentabilité ou non d’un projet, le rayonnement solaire a été estimé grâce au logiciel de système d’information géographique ArcGIS. On considèrera que seul le bâti se situant dans des zones dont le rayonnement annuel dépasse les 1100kWh/m² sera éligible.  Les masques solaires On appelle masque solaire le phénomène d’obstruction des rayons solaires que peuvent produire certains bâtiments sur leurs voisins. La production d’une installation dépendant principalement de la quantité d’énergie solaire qu’elle reçoit à l’année, ces masques sont bien évidemment à prendre en compte pour déterminer la rentabilité d’un projet photovoltaïque sur toiture. Nous exclurons dans cette étude l’ensemble du bâti susceptible de recevoir de l’ombre en provenance de bâtiments voisins situé dans un champ de +/-60°S et dont l’angle d’obstruction est supérieur à 10°. (cf. annexe)  L’orientation du bâti Afin de s’assurer de la rentabilité d’un projet, l’orientation du pan de toit susceptible d’accueillir les panneaux doit être connue. Sachant que la pente moyenne des toits d’Indre-et-Loire est de 40° (STAP Indre-et-Loire), nous ne conserverons que les toitures orientées à +/- 30°S, ceci afin de s’assurer d’une production maximale.

Les contraintes règlementaires :  Préservation du patrimoine architectural 

Ce type d’installation est soumis à l’avis de l’Architecte des bâtiments de France (ABF) dans certaines zones de préservation du patrimoine architectural. On exclura donc dans cette étude l’ensemble du bâti communal situé dans les Zones de Protection du Patrimoine Architectural, Urbain et Paysager (ZPPAUP), celui situé dans les Aires de Valorisation de l’Architecture et du Patrimoine (AVAP) ainsi que l’ensemble du bâti situé dans un périmètre de 500 mètres défini autour des monuments inscrits ou classés sur le territoire départemental.  Préservation du patrimoine environnemental Il existe également certains zonages spécifiques à la préservation du patrimoine environnemental qui régulent l’installation de panneaux solaires photovoltaïques sur le territoire départemental. Ainsi, nous exclurons l’ensemble du bâti situé au sein des sites inscrits ou classés du département