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• Article de Gérard Moine

Le photovoltaïque, une énergie d’avenir à la mise en œuvre pointue

Face aux conséquences négatives de l’effet de serre et à l’augmentation du prix du baril de pétrole, on redécouvre aujourd’hui les atouts de l’énergie solaire, largement oubliés durant ces dernières décennies au profit des énergies fossiles bon marché. Le soleil produit de l’énergie en abondance, beaucoup plus que ce que nous pouvons consommer : il fournit en permanence environ 10 000 fois la consommation de l’humanité entière, avec une espérance de vie de plusieurs milliards d’années.


Par le biais d’un matériau semi-conducteur (souvent du silicium), il est possible de convertir directement la lumière du soleil en un courant électrique continu : c’est l’effet photovoltaïque découvert par Antoine Becquerel en 1839. Pour une irradiation de l’ordre de 1 000 W/m² (ciel bleu à midi), une cellule solaire convertit le rayonnement solaire sous une tension de quelques dixièmes de volts avec un rendement de l’ordre de 10 à 15 %.

L’énergie photovoltaïque présente de nombreux avantages :

• c’est une source d’énergie primaire renouvelable et largement répartie sur l’ensemble de la planète
• elle ne génère aucun bruit
• le silicium est un matériau abondant et peu coûteux
• il n’y a pas d’usure en fonctionnement
• la durée de vie des modules est de plusieurs dizaine d’années

Le photovoltaïque raccordé au réseau

Un des points faibles est encore le coût élevé de fabrication, bien qu’en baisse régulière.
Depuis quelques années, le photovoltaïque raccordé au réseau a pris beaucoup d’ampleur du fait des tarifs avantageux de rachat de l’énergie électrique. Le principe est simple : les cellules solaires transforment directement la lumière en courant continu sous plusieurs centaines de volts. Celui-ci est aussitôt converti en courant alternatif via un onduleur pour être injecté « au fil du soleil » sur le réseau électrique de distribution.
Cette solution permet de s’affranchir d’un stockage local et coûteux puisque le réseau électrique est à même de réaliser cette fonction pour ce niveau de puissance.
En France, 8 m² de silicium (1 kWc) fournissent en sortie d’onduleur une énergie électrique de l’ordre de 800 à 1 350 kWh/m²/an selon la région d’implantation. Cette énergie fournie est loin d’être négligeable : il suffirait d’une centrale photovoltaïque d’une surface égale à  0,7 % de la surface de la France  pour couvrir les besoins annuels en électricité du pays.

Des règles de mise en œuvre adaptées aux spécificités du photovoltaïque

Au niveau électrique, le photovoltaïque présente certaines spécificités :

• La tension en sortie des panneaux solaires en amont de l’onduleur peut atteindre plusieurs centaines de volts (qu’on ne peut interrompre en journée) ; ce niveau de tension est potentiellement dangereux pour les intervenants
• Les générateurs se comportent comme une source de courant, si bien qu’en cas de court-circuit, les protections conventionnelles (fusibles, disjoncteurs) ne sont pas opérationnelles
• De mauvaises connexions au niveau du champ photovoltaïque risquent d’entraîner des arcs électriques.

Ces différentes particularités imposent l’utilisation de composants spécifiques pour ce type d’application :

• Matériel courant continu de classe II
• Câbles courant continu unipolaires double isolation
• Dispositifs de protection appropriés : interrupteur/sectionneur, parafoudre…

Pour assurer une bonne conception et mise en œuvre des générateurs photovoltaïques raccordés au réseau, le SER (Syndicat des énergies renouvelables), avec l’aide de l’Ademe, a réalisé en 2006 un guide relatif à la protection des personnes et des biens (rédigé par Gérard Moine, Directeur Technique de Transénergie). Depuis, l’Union Technique de l’Electricité a publié en février 2008 en application de la norme NF C 15-100, le guide UTE C 15-712 relatif aux installations photovoltaïques.

La nécessaire double compétence des installateurs

La mise en œuvre d’un générateur photovoltaïque sur un bâtiment nécessite une double compétence : celle de couvreur pour la pose des panneaux et celle d’électricien pour le câblage électrique et le raccordement de l’onduleur au réseau.
L’association Qualit’EnR a lancé, fin 2007, l’appellation QualiPV destinée aux installateurs soucieux de réaliser des installations de qualité et répondant aux critères de sécurité.
De son côté, Qualifelec vient de créer la nouvelle mention SPV « solaire photovoltaïque » associée à la qualification électrotechnique.

Indissociable de la maîtrise de l’énergie, l’énergie photovoltaïque est promise à un bel avenir pour trouver sa place dans le mix énergétique français, sous réserve que les installations soient conçues et mises en œuvre par des professionnels formés aux spécificités de cette nouvelle technologie.

Gérard Moine