Photovoltaïque : du courant pour les besoins du ménage

Les petites plaques rectangulaires noir brillant font désormais largement partie de notre vie quotidienne : on les retrouve sur les calculatrices de poche, les radios ou les sacoches. Elles se mettent même en évidence sur une proportion toujours plus élevée de façades et de toits de maisons. Les différents modules mesurent au moins 200 cm² et peuvent être assemblés – pratiquement librement – pour former des unités photovoltaïques de taille plus ou moins importante. Indépendamment de cette configuration : chaque module solaire produit de l’électricité, ce qui intéresse toujours davantage de propriétaires de maison. Les chiffres actuels des statistiques de l’énergie indiquent une progression fulgurante de la demande ces derniers temps. En 2021, plus de 23 000 installations photovoltaïques couplées au réseau, intégrées aux bâtiments, ont été mises en service. Le taux d’expansion a donc augmenté de près de 50 % entre 2020 et 2021. Au cours des cinq dernières années, le rendement des installations photovoltaïques a plus que doublé. Aujourd’hui, les installations photovoltaïques couvrent 4,9 % de la consommation nationale d’énergie. Nous devons cette explosion aux propriétaires privés : deux installations sur trois sont montées sur des maisons individuelles. Un autre élément gagne en popularité : le nombre de façades solaires est en progression.

Flux d’électrons dans le cristal de silicium

En laboratoire, les cellules solaires atteignent un degré d’efficacité entre 40 et 46 %. Leur rendement dans les conditions réelles est toutefois plus modeste : à l’heure actuelle, il est effectivement possible de transformer entre 13 et 20 % du rayonnement solaire en électricité. Les cellules solaires en cristal de silicium sont les plus répandues. Des électrons sont libérés lorsque de la lumière atteint une cellule solaire. Ils se déplacent alors sur le champ électrique chargé. Ce « courant » produit une tension qui constitue l’effet photovoltaïque. Pour améliorer l’absorption de lumière, un filtre extérieur bleuté est apposé sur les cellules.

Les surfaces présentant une réflexion uniforme indiquent la présence de cellules solaires monocristallines, plus performantes. Les cellules solaires polycristallines, quant à elles, sont reconnaissables à leur structure marbrée typique et à leurs rayures argentées. Les cellules monocristallines sont plus avantageuses à la fabrication. Par ailleurs, leur sobriété simplifie leur intégration conceptuelle dans l’architecture du bâtiment. Les verres de protection arborant des surfaces structurées ou colorées permettent d’autres variantes de conception. 

20 m² suffisent

Dans un panneau solaire compact, 60 à 96 cellules semi-conductrices sont assemblées et recouvertes de verre. À ne pas confondre avec les modules photovoltaïques munis de capteurs solaires thermiques : derrière leur surface transparente, des tuyaux d’acheminement de l’eau sont posés en boucle et permettent de stocker la chaleur des absorbeurs dans un réservoir à la cave. Avec des pointes de puissance de 2 à 3 kilowatts (kW), les installations photovoltaïques peuvent couvrir environ deux tiers des besoins en électricité d’une maison individuelle (hors chauffage, eau chaude et électromobilité). Cela nécessite des surfaces de 16 à 24 m² (puissance nominale de la pompe à chaleur entre 2500 et 4800 Wp). Les prix indicatifs par kWp installé varient entre Fr. 2000.– et Fr. 4000.–. Un toit à faible inclinaison, orienté au sud, est l’idéal. Il existe également de plus en plus d’installations orientées est-ouest. Le cas échéant, la perte de production est de 10 à 15 %. Les maisons solaires dotées d’une façade photovoltaïque intégrale prouvent que même une orientation vers le nord peut être judicieuse. En effet, le rayonnement solaire plat – le matin, le soir et en hiver – permet d’obtenir des rendements électriques relativement élevés.

Avec ou sans réseau

Les fluctuations saisonnières sont inévitables. Les installations sur les toits produisent jusqu’aux trois quarts de leur rendement annuel pendant la saison chaude. Les façades solaires, quant à elles, peuvent accroître la part hivernale jusqu’à un tiers. Si l’excédent est stocké dans une batterie, la part de consommation propre – autrement dit le bilan concordant dans le temps entre production et consommation – peut atteindre jusqu’à 60 %. Une nouvelle réjouissante, particulièrement bien accueillie en période de prix d’achat élevé de l’électricité tierce : depuis un certain temps, les ventes de batterie de stockage doublent d’année en année.

Malgré tout, le raccordement au réseau reste indispensable : des baisses de rendement se produisent régulièrement en cours de journée et sont compensées par la perception d’électricité sur le réseau public. En contrepartie, les excédents peuvent être injectés dans le réseau, contre une rémunération convenue. Un compteur interne dresse le bilan de la perception et de l’injection de courant. La technique de système d’une installation photovoltaïque comprend en outre des onduleurs qui transforment le courant continu produit en courant alternatif pour la consommation propre, tout comme l’alimentation du réseau. Leur durée de vie est d’environ 15 ans. Les modules photovoltaïques eux-mêmes devraient fonctionner pendant une trentaine d’années.

Étudier les offres de rémunération

Un raccordement au réseau est impératif pour solliciter des subventions, des aides aux investissements ou des tarifs d’injection supérieurs. Au niveau national, une rétribution unique est allouée aux petites installations jusqu’à 30 kW. En raison de la demande élevée escomptée, il est recommandé de soumettre la requête de rétribution avant la fin de l’été, soit avant que le budget de crédit ne soit épuisé.

Les services communaux, les fournisseurs d’énergie régionaux et les services cantonaux de l’énergie allouent des subventions supplémentaires. L’expérience a révélé que cela permet de couvrir entre 20 et 30 % des coûts d’investissement. Par ailleurs, il vaut la peine de solliciter des offres pour la rémunération du courant injecté auprès de différents fournisseurs d’énergie. Les tarifs d’injection ont en effet connu une croissance continue pendant la crise de l’énergie au printemps 2022.