Panneaux solaires photovoltaïques
Les panneaux solaires photovoltaïques utilisent l'énergie solaire pour produire de l'électricité. Si la vente de la production constituait autrefois un bon placement financier, le marché s'oriente progressivement vers l'autoconsommation. Mais la rentabilité n'est jamais acquise pour autant et un projet d'installation cohérent requiert une bonne préparation. Voici un guide d'achat pour se poser les bonnes questions et éviter les pièges.
- Fonctionnement
- Technologie
- Installation
- Onduleur
- Production
- Modèles économiques
- Prix et rentabilité
- Aspects écologiques
- Arnaques
Fonctionnement des panneaux solaires photovoltaïques
Les rayons du soleil contiennent des photons qui vont venir stimuler des semi-conducteurs (du silicium). Ce silicium libère alors des électrons en mouvement : il y a création d’un courant électrique. Ce courant électrique désorganisé va ensuite être canalisé par des fils électriques dans les panneaux solaires photovoltaïques.
Schéma de principe (Ademe) – Production d’une cellule (Solar World)
Un onduleur se charge ensuite de transformer ce courant continu en courant alternatif 230 volts compatible avec le réseau de distribution d’électricité et le circuit électrique de la maison.
Quels panneaux solaires photovoltaïques choisir ?
Les panneaux solaires photovoltaïques de silicium cristallin
Les panneaux solaires de silicium cristallin sont aujourd'hui les plus utilisés dans le monde. Ils sont très bien adaptés aux bâtiments et possèdent le meilleur rapport efficacité/coût.
On distingue les panneaux monocristallins (fabriqués à partir d’un seul cristal de silicium) et les panneaux polycristallins (réalisés à partir de plusieurs cristaux). Voici les différences essentielles :
| Monocristallin | Polycristallin |
 |  |
| Un seul cristal d'orientation unique, panneau plus esthétique (ressemble aux ardoises) | Plusieurs cristaux de silicium dans des sens différents, panneau un peu moins esthétique |
| Rendement : environ 16 à 24% | Rendement un peu moins élevé : 16 à 18% |
| Prix plus élevé : plus de pertes dues au découpage d’un lingot rond | Prix plus faible : découpes à partir d’un lingot carré |
En pratique, on peut retenir que si vous êtes contraint en place, les panneaux monocristallins seront plus adaptés. Sinon, le clivage « monocristallin contre polycristallin » n’a pas d’importance car seule la puissance totale de l’installation détermine la production.
Dans tous les cas, la durée de vie des panneaux solaires cristallins est de l'ordre de 25 ans, avec une baisse de rendement autour de 0.5 à 1% par an. La technologie est donc très fiable.
Consultez nos articles sur le choix des panneaux photovoltaïques et notre comparatif des modules pour en savoir plus.
Les panneaux solaires photovoltaïques à « couches minces » ou « silicium amorphe »
Ces panneaux sont fabriqués en vaporisant du silicium sur une plaque de quelques micromètres, ils sont donc souples dans une certaine mesure. En voici les principales caractéristiques :
| Avantages |  |
| Peu chers Robustes Souples Peu sensibles à l’inclinaison Peu sensibles à l’orientation | |
| Inconvénients | |
| Faible rendement (autour de 6 à 9%) Inadaptés pour le bâtiment (grande surface de panneaux pour obtenir une production intéressante) |
On retiendra que leur utilisation est limitée à des cas bien spécifiques comme un faible besoin en électricité (calculatrice solaire par exemple), des toitures courbes ou des conditions extrêmes (bateau).
Les autres technologies de panneaux solaires photovoltaïques
Panneaux solaires hybrides : Les panneaux solaires hybrides promettent une production d’électricité photovoltaïque et une production de chaleur au sein d’un même module. Pour un encombrement réduit, il est ainsi possible de chauffer son eau chaude sanitaire et de consommer ou vendre son électricité renouvelable.
Autres technologies : De nombreuses technologies ont vu le jour récemment avec des rendements qui dépassent les technologies cristallines ou avec des coûts de production très bas (mais peu de rendement). Toutefois, elles ne sont aujourd'hui utilisées que dans des conditions particulières et/ou pour des projets spécifiques (dans l’espace par exemple). Leur industrialisation ne se développe que très progressivement.
Installation des panneaux solaires photovoltaïques
Les panneaux solaires photovoltaïques en toiture
Pose en surimposition : Cette solution est aujourd'hui la plus courante et consiste à venir poser les panneaux solaires sur des rails, par-dessus la toiture. Cela signifie que l'installation n'assure pas l'étanchéité du toit. Le prix d'investissement est moins élevé et le rendement des modules est meilleur du fait de la ventilation en sous-face.
Intégration au bâti : Dans ce cas, les panneaux font partie intégrante de la toiture et assurent son étanchéité. Concrètement, cela signifie qu'il n'y a pas de tuiles sous les panneaux solaires. L'intégration est plus discrète et l'installation plus esthétique. Mais cette pose peut également induire des problèmes d’étanchéité et son coût est plus élevé.
Tarif d’achat subventionné : A noter que le tarif d’achat de l’électricité (autrefois en faveur de l’intégration au bâti) est identique pour les deux solutions. D’une façon générale, la pose doit se faire sur un bâtiment pour vendre sa production à un tarif préférentiel : toiture, pergola, bardage, garde-corps, ombrières…
La pose au sol
Une autre alternative est de poser ses panneaux solaires au sol. Dans ce cas, il n’est pas possible de vendre sa production à EDF OA à un tarif préférentiel. On peut la vendre à un fournisseur d’énergie tiers (Planète OUI, ekWatteur) ou l’autoconsommer. La pose au sol est plus facilement accessible aux particuliers dans le sens où elle ne présente pas de risque de chutes. Les contraintes administratives sont aussi limitées. En revanche, la position au sol fait que l’installation sera plus sensible aux ombrages.
Pour approfondir, consultez notre article pour savoir où installer ses panneaux et notre tutoriel pour poser soi-même des panneaux au sol.
L’onduleur, pièce maitresse de l’installation photovoltaïque
À quoi sert un onduleur ? Un onduleur est un système qui transforme l'électricité produite en courant continu par les panneaux solaires photovoltaïques, en courant alternatif compatible avec le réseau. C’est donc un élément incontournable mais c’est aussi le maillon faible de l’installation puisqu’il faut le changer en moyenne tous les 10 ans (coût prévisible inclus dans les études économiques). On distingue 2 types d’onduleur :
Onduleur central dans un local technique / Micro onduleur derrière les panneaux
Onduleur central : Les onduleurs centraux, ou onduleurs string, étaient les seuls utilisés il y a encore quelques années. Le principe est simple, tous les panneaux sont reliés en série et raccordés à un onduleur déporté.
| Avantages | Inconvénients |
| Investissement initial moins élevé | Panneaux en série = Tous les panneaux doivent avoir la même orientation Un panneau défaillant ou à l'ombre diminue toute la production Evolution de l’installation plus compliquée |
| Facilité de maintenance (pas sur le toit) | Durée de vie de 10 ans, au moins un remplacement à prévoir |
| Système de visualisation souvent intégré de série | Courant continu haute tension = dangers électriques augmentés et utilisation de solutions de câblages propriétaires |
Micro-onduleur : Les micro-onduleurs sont placés derrière chaque panneau (parfois reliés par 2 pour en limiter le nombre). Les panneaux sont ainsi reliés en parallèle ce qui permet à l'installation d'être un peu moins impactée par les ombrages. On peut aussi imaginer des panneaux avec une orientation différente :
| Avantages | Inconvénients |
| Les panneaux en parallèle = Un défaut n'affecte pas toute l'installation Plusieurs champs photovoltaïques possibles Facile pour faire évoluer l’installation | SAV moins réactif et maintenance plus compliquée (accès sur le toit) |
| Garantie 10 à 20 ans (encore faut-il que l’entreprise assure un service tout ce temps) | Investissement initial un peu plus élevé |
| Courant continu de moindre tension = risques électriques réduits | Système de visualisation souvent en option |
Quel type d'onduleur choisir ? Les micro-onduleurs se démocratisent de plus en plus. Ils sont en effet plus souples et évite une panne totale de l’installation. L'installation électrique est également moins dangereuse et plus adaptée si vous souhaitez faire la pose vous-même. Toutefois, cela ouvre un peu plus la porte à de « pseudo-professionnels ».
Dans les deux cas, le rendement des appareils est proche (autour de 97%) et il n’y a pas d’intérêt énergétique à choisir l’une ou l’autre des solutions. Prudence, car le changement d'onduleur est l'une des arnaques en vogue auprès des propriétaires de panneaux solaires photovoltaïques (voir plus bas).
Consultez notre article spécifiquement dédié aux onduleurs photovoltaïques pour en savoir plus.
Comment obtenir la meilleure production électrique ?
Outre la technologie de panneaux retenue, le rendement d'une installation photovoltaïque est défini par plusieurs critères majeurs :
La puissance des panneaux solaires
La puissance des panneaux solaires est définie en Watt crête (ou Watt peak en anglais) et notée Wc (ou Wp). Il s’agit de la puissance maximale (d’où le terme de « crête ») que va produire le panneau solaire dans des conditions standardisées. Cette donnée sert surtout à comparer la puissance des panneaux solaires entre eux.
Les panneaux solaires font généralement entre 275 et 350 Wc. Mais ce qui compte au final, c’est la puissance de toute l’installation (somme des panneaux). Ainsi, une installation de 3 kWc (environ 10 panneaux) produira 3 fois plus d’énergie qu’une installation de 1 kWc (3-4 panneaux).
La localisation géographique
Que vous soyez à Lille, Nantes ou Nice, le degré d’ensoleillement varie tout comme les performances de votre installation. À Lille, 1 kWc produira 900 kWh annuel. À Nantes, 1 kWc produira 1000 kWh annuel. À Nice, 1kWc produira 1300 kWh.
L’orientation et l’inclinaison
En France (hémisphère Nord), la meilleure orientation possible est plein sud, l’inclinaison optimale est de 30° pour avoir la meilleure production annuelle. Dès que l’on s’écarte de ces standards, les performances chutent de manière sensible :
Ces « standards » restent bien sûr à adapter aux besoins réels. Par exemple, si vous souhaitez autoconsommer votre électricité, il vaut mieux privilégier une inclinaison autour de 45° pour favoriser une production en hiver.
De la même façon, pour avoir une meilleure intégration de la production photovoltaïque dans le mix énergétique national, certains panneaux devront avoir des orientations légèrement différentes (sud/est ou sud/ouest). Cela permettra d'étaler la production et surtout, de la faire mieux correspondre aux usages.
Le moment de l’année
Les panneaux solaires produisent environ 3.5 fois plus en été qu’en hiver. C’est une donnée importante à considérer lorsque l’on a un projet d’autoconsommation car c’est souvent en hiver que les besoins sont les plus élevés. Exemple avec une installation de 3 kWc (Nantes, plein sud, 30°).
Les masques solaires
Votre installateur doit étudier les ombres projetées des éléments à proximité de vos panneaux solaires photovoltaïques : cheminée, arbres, autres bâtiments. Cela était primordial lorsque les panneaux étaient reliés en série avec un onduleur unique. Cela devient de moins en moins un « problème » avec les "micro-onduleurs" et des panneaux reliés en parallèle. Ceci étant dit, une cellule à l'ombre reste une cellule qui ne produit pas. Choisir le bon endroit pour son installation reste donc capital.
Comment valoriser sa production photovoltaïque ?
Il existe 3 principaux choix pour valoriser sa production d'électricité photovoltaïque. À noter que peu importe le modèle choisi, l’énergie produite sera toujours consommée au niveau local par vous-même ou votre voisinage.
La vente totale
Cette solution constitue le modèle économique historique. Le principe est simple : toute la production est vendue à un fournisseur d'électricité (EDF Obligation d’Achat) à un tarif d'obligation d'achat fixé pour 20 ans. Ce dernier se situe à environ 18 ct€/kWh en fonction de la puissance de l’installation. Ce tarif est revu tous les trimestres (le plus souvent à la baisse) pour les nouvelles installations. Il reste fixe pour toute la durée du contrat.
Cela reste le choix financier le plus intéressant pour une grande installation mais l'est de moins en moins car la différence entre le prix d’achat de l'électricité (18 cts le kWh) et le coût d'achat de l'électricité (16 cts le kWh) diminue.
L'autoconsommation avec vente du surplus
L'autoconsommation avec vente du surplus consiste à consommer en priorité sa production et vendre le surplus. Par exemple, la production est de 500 W, la maison consomme 300 W et vend 200 W au réseau.
Le tarif de d’achat est cependant moins élevé que pour la vente totale (10 ct€/kWh). En contrepartie, l'autoconsommation avec vente du surplus est encouragée par une prime qui s’élève le plus souvent à 1 170€ étalés sur 5 ans.
L'autoconsommation avec vente du surplus reste pour le moment un choix plus idéologique que financier même si cela est de moins en moins vrai à mesure que le prix de l’électricité augmente. L'objectif étant de tendre vers un "effacement" de sa consommation sur le réseau. Cela oblige par exemple à "optimiser" sa consommation d'électricité pour la faire correspondre à sa production. Consultez un exemple d’installation de 5.5 kWc pour en savoir plus.
L'autoconsommation totale (sans vente du surplus)
L'autoconsommation totale peut se décliner de 2 manières différentes : en site raccordé au réseau ou en site isolé.
Site raccordé au réseau : Cela consiste à autoconsommer sa production et à céder gratuitement le surplus (ou à le brider). Cela se justifie sur les petites installations avec quelques panneaux (2 à 4) pour couvrir les consommations continues d’une maison : VMC, réfrigérateur… Les contraintes administratives sont très limitées ce qui en fait une solution intéressante pour qui veut poser soi-même ses panneaux. Consultez un exemple sur une installation de 1 kWc, installée par des particuliers.
Site isolé : Ici, le bâtiment n'est pas raccordé au réseau. Cela peut notamment être le cas de certains chalets de montagne, des zones reculées et dans certains pays où le réseau n'est pas encore 100% développé. Dans ce cas, le surplus de production est stocké dans des batteries qui prendront le relai lorsque la production des panneaux ne sera plus suffisante (notamment la nuit).
Le stockage représente un investissement important et un dimensionnement précis pour subvenir aux besoins du bâtiment qui y est raccordé. Pour en savoir plus, consultez notre article sur les panneaux solaires autonomes.
Prix et rentabilité des panneaux solaires photovoltaïques
Prix de l’installation des panneaux solaires
Pose par un pro : Le coût de l'installation baisse avec l'augmentation de la surface à couvrir. On estime que le prix pour une pose professionnelle se situe entre 2 et 3€ par Wc. Comptez donc autour de 7 500€ pour une installation classique de 3 kWc. Il faut bien sûr mettre en concurrence plusieurs acteurs.
Pour cela, Conseils Thermiques s'associe à plusieurs partenaires afin de vous mettre en relation avec des artisans locaux certifiés RGE. Vous pourrez ainsi étudier plusieurs propositions techniques et commerciales gratuitement et sans engagement.
Je souhaite rencontrer des entreprises >La plupart des travaux de rénovation énergétique donnent droit à des subventions (prime énergie). Si vous avez déjà un devis (non signé), vous pouvez encore y prétendre.
Je souhaite obtenir ma prime énergie >A noter que pour bénéficier des aides publiques (tarif d’achat et prime), le professionnel devra impérativement être titulaire d’une des qualifications suivantes :
SPV1 ou SPV2 chez Qualifelec- 5911 EnR Photovoltaïque chez Qualibat
- QualiPV module élec chez Qualit’EnR
Pose par soi-même : Si vous réalisez les travaux vous-même, le prix sera plus avantageux mais vous ne pourrez pas bénéficier des aides publiques. Comptez plutôt entre 0.8 et 1.5€ par Wc.
Frais annexes
Frais de raccordement (entre 50 et 1 500€) : Ils couvrent le branchement de l’installation et la pose d’un nouveau compteur (pour la vente totale).
Frais de fonctionnement : Il faut prendre en compte un remplacement de l'onduleur (s'il est central) tous les 10 ans, pour un coût d'environ 1 000€ (ou 0.4€ par W). De plus, il faut payer à Enedis le coût d'utilisation du réseau public, soit environ 25 à 50€/an.
Assurance : Une assurance est obligatoire, elle peut être intégrée sans surprime dans votre contrat « multirisque habitation » pour les dommages éventuels provoqués sur votre habitation (fuites d’eau liées à une mauvaise étanchéité par exemple). Des assurances spécifiques « dommages aux biens » pour assurer le changement des panneaux ou « perte d’exploitation » pour compenser une perte de revenus peuvent être étudiées en sus. Il faut dans tous les cas contacter son assureur avant de monter son projet.
Imposition : Il n’y a pas d’imposition pour les installations inférieures à 3 kWc.
Une rentabilité financière discutable
Avec un prix d’achat autour de 18 cts le kWh, la rentabilité des panneaux solaires photovoltaïques se situe entre 12 et 20 ans, selon la zone géographique. Comparé à un investissement financier, une installation photovoltaïque n'est pas forcément compétitive. À noter que même si les taux de prêt sont actuellement très bas, emprunter diminue encore la rentabilité.
Toutefois, avec l'augmentation du coût de l'électricité, l'autoconsommation avec vente du surplus devient une solution de plus en plus rentable. C'est certes un pari sur la montée du kWh d'électricité, mais celui-ci va irrémédiablement grimper. La bascule est aujourd'hui entrain de s'effectuer entre le tarif de rachat (18 ct€) et le coût d'achat (16 ct€).
À noter que pour ceux qui possèdent des fonds à investir mais pas de surface à exploiter, ou inversement, des initiatives de regroupement de citoyens existent comme l'opération Cowatt.
Impact écologique des panneaux solaires
Les panneaux solaires cristallins sont principalement composés de silicium, un matériau abondant sur terre et 100% recyclable. On trouve de la silice notamment dans le sable. Ils contiennent aussi des métaux (aluminium, argent ou cuivre) et du plastique (pour la face arrière) mais pas de "terre rare" contrairement aux idées reçues.
Recyclage des panneaux photovoltaïques (source : Véolia)
La filière de recyclage est assurée par PV Cycle mais il y a encore peu de panneaux solaires traités vu la très longue durée de vie des produits.
Par ailleurs, on estime qu’un panneau solaire doit produire entre 1 et 3 ans pour "rembourser" la production de CO2 induite pour sa fabrication, son transport et son recyclage. Rapporté à une durée de 25 ans, cela reste donc très acceptable.
Les arnaques aux panneaux solaires photovoltaïques
Halte au démarchage : Il faut avoir à l'esprit qu'un démarchage n'est jamais une bonne affaire. Une installation photovoltaïque doit être un projet mûrement réfléchi, tant au niveau technique que financier. Les démarchages sont les cas où l'on rencontre le plus de devis surdimensionnés. De plus, il est courant de voir des discours fantaisistes qui mélangent : facture de consommation, tarif d’achat, prêt... Il faut donc bien avoir à l'esprit qu'une vente totale n'affecte pas votre facture d'électricité.
À l'inverse, l'autoconsommation va diminuer votre facture d'électricité mais aussi le gain en vente. Il n'est donc jamais possible d'avoir un maximum de vente, de diminuer sa facture et de rembourser intégralement l'emprunt contracté pour l'installation !
Remplacement des onduleurs : Comme évoqué plus haut, les micro-onduleurs deviennent de plus en plus courants. Certains commerciaux l'ont bien compris et incitent donc les particuliers déjà propriétaires d'une installation photovoltaïque à changer de solution d'onduleur. L'argument principal est l'augmentation du rendement ce qui n'est le cas que sur très peu d'installations et avec des gains qui restent modestes. Le remplacement d'une technologie à l'autre d'onduleur n'est donc jamais rentable, d'autant qu'il induit une dépose/repose des panneaux et une modification du circuit électrique (ce qui peut notamment poser des soucis de garanties et d'assurances).
Consultez notre article spécifique dédié aux arnaques aux panneaux solaires pour en savoir plus.
Conclusion : Quel bilan pour les panneaux solaires photovoltaïques ?
Les installations photovoltaïques étaient jusqu'à lors un placement financier devenu de moins en moins intéressant, la faute à un prix d’achat en baisse. L'ouverture à l’autoconsommation redonne un nouvel élan à la filière. L'intérêt devient alors autant écologique que financier.
Ceci étant, l'investissement reste conséquent et doit donc être étudié avec précision (puissance, lieu d’installation, choix des panneaux, rentabilité) avec des artisans de qualité.
Par ailleurs, d'autres solutions pour exploiter l'énergie solaire existent, moins coûteuses et parfois plus adaptées, comme la production d'eau chaude solaire ou les panneaux solaires hybrides.
