La toiture photovoltaïque émerge comme une solution d’avenir incontournable dans le paysage de l’énergie durable. En exploitant l’énergie solaire grâce à des technologies novatrices, elle offre une alternative prometteuse pour la production d’électricité tout en préservant l’esthétique architecturale des bâtiments. Ce guide a pour objectif de vous présenter tout ce que vous devez savoir sur la toiture photovoltaïque que ce soit via l’installation de tuiles pourvues de cellules ou bien par l’installation de panneaux.
Le prix d’une toiture photovoltaïque
| Installation photovoltaïque | Prix |
| Tuile photovoltaïque | 900 à 2 000 € / m² pose incluse |
| Panneau | 300 à 300 € / m² sans pose |
| Panneaux pour 3 kWc | 9 000 à 13 000 € |
| Batterie de stockage | 100 à 1 000 € / kWh stocké |
| Onduleur (tous les 10 ans) | 1 000 à 2 000 € |
| Pose de panneaux | Prix au m² |
| Panneau avec pose IAB | 3 000 à 4 000 € / kWc |
| Panneau avec pose ISB | 1 800 à 2 500 € / kWc |
Les fondements de la toiture photovoltaïque
| La toiture photovoltaïque peut se caractériser selon deux options. La première consiste à poser des tuiles photovoltaïques tandis que l’autre, plus traditionnelle, implique l’installation de panneaux par-dessus la couverture existante. Dans tous les cas, le photovoltaïque dispose de 3 composantes :
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Les tuiles photovoltaïques
Avec les préoccupations écologiques grandissantes, des innovations émergent dans le domaine de la construction. Le but étant de profiter au maximum des énergies renouvelables. Ainsi, nous voyons apparaître les tuiles photovoltaïques. Si elles se font encore rares sur le marché, elles ne sont pas dépourvues de qualités.
En effet, la tuile photovoltaïque représente une avancée significative dans le domaine des toitures solaires, alliant fonctionnalité et esthétique de manière innovante. Conçue pour s’intégrer parfaitement aux toitures traditionnelles, la tuile photovoltaïque présente une apparence similaire à celle des tuiles conventionnelles, mais elle est équipée de cellules solaires intégrées directement dans le matériau de la tuile puis recouvertes de verre trempé assurant une résistance jusqu’à trois fois supérieure aux tuiles classiques.
Les cellules, le plus souvent à base de silicium, captent la lumière solaire et la transforment en électricité.
Les avantages de la tuile photovoltaïque
La toiture photovoltaïque en tuiles solaires présente un grand nombre d’avantages :
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Si la toiture photovoltaïque offre de nombreux avantages sur le papier, son prix d’installation représente son principal point faible. Il faut débourser entre 900 et 2 000 € par mètre carré en fournitures et pose. Ce prix s’explique en partie par la complexité de l’installation. Chaque tuile doit être reliée les unes aux autres.
Pour minimiser les frais, il sera alors possible de mixer les tuiles photovoltaïques avec les tuiles conventionnelles afin de créer une surface de capteurs solaires sans voir le prix de la toiture s’envoler.
Les panneaux photovoltaïques
Les panneaux photovoltaïques continuent de constituer l’épine dorsale de tout système de toiture photovoltaïque, jouant un rôle crucial dans la capture et la conversion de l’énergie solaire en électricité.
On retrouve différents types de panneaux solaires sur le marché dont les différences résident dans les modèles de cellules photovoltaïques. Il s’agit en réalité de la forme du silicium qui compose le panneau.
En voici une présentation :
- Monocristallins : fabriqués à partir de cellules monocristallines, ces panneaux offrent un rendement élevé. On estime le rendement entre 15 et 17 %. Leur couleur noire caractéristique les rend plus esthétiques.
- Polycristallins : les panneaux polycristallins utilisent des cellules composées de cristaux multiples. Bien qu’ils aient généralement un rendement légèrement inférieur aux monocristallins (12 à 14 %), ils sont plus abordables et conviennent bien à des installations de grande envergure.
- Amorphe : économique mais avec le rendement le plus faible, le silicium amorphe se retrouve généralement dans les panneaux d’entrée de gamme.
Il faut savoir que le rendement des panneaux photovoltaïques est mesuré par la quantité d’énergie solaire convertie en électricité. Les avancées technologiques visent à améliorer ce rendement, garantissant une production accrue sur la même surface.
Les panneaux solaires peuvent prendre place sur la majeure partie des toitures. Il peuvent alors être posés en applique par-dessus la couverture, c’est une pose ISB, c’est-à-dire une Installation Simplifiée au Bâti. Ils peuvent également être intégrés dans la couverture ce qui nécessite de retirer une partie de la couverture. C’est une pose IAB pour Intégration Au Bâti.
La pose IAB est plus complexe à mettre en œuvre et peut présenter des risques de défauts sur l’étanchéité. Toutefois, si elle est bien réalisée, la pose intégrée offre un rendu plus discret et esthétique sans surépaisseur sur la toiture.
Les avantages et inconvénients des panneaux
Les panneaux photovoltaïques offrent des avantages qui séduisent de nombreux propriétaires.
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Concernant les inconvénients, on note :
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Quels inconvénients de la toiture photovoltaïque ?
On dénombre trois grands inconvénients à la pose d’une toiture photovoltaïque.
Avant tout, le coût de l’installation. Les forfaits clé en main, de l’étude à la mise en service de la toiture solaire représentent un poids financier important et inaccessibles pour les ménages les plus modestes. Même si des aides permettent de l’alléger et que le retour sur investissement est intéressant, la charge initiale effraie de nombreux propriétaires.
De plus, la réglementation locale est stricte. Ainsi, beaucoup de projets se voient refusés à cause des règles des PLU des communes.
Enfin, la durée de vie limitée des panneaux solaires estimée à 30 ans questionne sur la rentabilité à long terme d’une telle installation une fois le retour sur investissement effectif. Il est donc impératif de dimensionner correctement son installation pour une rentabilité plus rapide.
Quel toit pour la toiture solaire ?
La charpente joue un rôle fondamental dans la réussite de l’installation d’une toiture photovoltaïque, assurant la stabilité structurelle nécessaire pour supporter le poids des tuiles ou des panneaux.
Peu importe la solution retenue, le dispositif solaire prend appui sur la charpente grâce à des fixations.
Types de charpente recommandés
Il existe une multitude de charpentes différentes dans le milieu de la construction.
La toiture solaire peut prendre place sur divers types de toits. Toutefois, certaines charpentes seront plus adaptées à recevoir une telle installation. En effet, il faut noter que la pose de solutions solaires sur son toit nécessite une certaine résistance à cause du poids des panneaux ou des tuiles.
Voici quelques exemples de charpentes adaptées au solaire :
- Les fermes industrielles sont couramment utilisées pour les toits inclinés. Leur conception triangulaire offre une stabilité structurelle, et elles peuvent être modifiées pour accueillir les charges supplémentaires des panneaux photovoltaïques.
- Les charpentes traditionnelles en bois, souvent utilisées dans les constructions résidentielles, peuvent également être adaptées pour supporter les panneaux photovoltaïques. Une évaluation par un ingénieur structurel peut être nécessaire pour garantir leur capacité portante, notamment sur les vieilles charpentes.
- Les charpentes métalliques sont également adaptées. Leur conception est robuste et assure une bonne stabilité.
Orientation et pente
Afin d’être rentable, la toiture solaire doit être correctement orientée. Seul un professionnel pourra déterminer s’il est intéressant ou non de procéder à la pause d’une solution solaire sur la toiture d’un bâtiment.
Dans tous les cas, l’orientation doit être exposée plein sud pour tirer un maximum d’avantages. Les expositions ouest, sud-ouest, est et sud-est sont également envisageables mais le rendement sera moins important.
L’exposition nord n’est pas recommandée.
| Pour un rendement optimisé, la pente du toit doit être comprise entre 30 et 35°. |
En soi, tous les toits peuvent accueillir des panneaux ou tuiles solaires. Il convient de bien orienter la pente grâce à des supports adaptés. Le toit plat est aussi compatible avec le solaire.
Une attention particulière est à apporter sur les obstacles qui pourraient créer de l’ombre et ainsi, réduire la production d’énergie. C’est le cas des arbres par exemple qui, de plus, laissent des feuilles tomber sur les cellules. De même, les bâtiments voisins ou des cheminées peuvent réduire significativement la production d’énergie. Des outils d’analyse de l’ombre peuvent être utilisés pour planifier l’emplacement optimal des panneaux et minimiser les perturbations.
Compatibilité avec les matériaux de couverture traditionnels :
Installer des panneaux ou des tuiles photovoltaïques sur sa toiture est une étape minutieuse qui doit s’adapter à la couverture existante :
- L’intégration de panneaux photovoltaïques avec une toiture en tuiles demande une attention particulière à l’esthétique. Des supports spéciaux peuvent être nécessaires pour s’assurer que les panneaux s’intègrent harmonieusement avec les tuiles existantes sans endommager le matériau.
- Pour les toitures en ardoise, les supports permettent d’éviter d’endommager le matériau qui est relativement fragile.
- Les toitures métalliques offrent souvent une excellente compatibilité avec les systèmes photovoltaïques. Cependant, des précautions doivent être prises pour éviter la corrosion entre les métaux différents.
- L’intégration avec une toiture végétalisée nécessite une réflexion pour garantir que les panneaux n’entravent pas la croissance des plantes et vice versa.
Le parcours pour une installation réussie
L’installation réussie d’une toiture photovoltaïque requiert une bonne planification et l’accomplissement de diverses démarches essentielles.
Dans un premier temps, des études préalables approfondies et une évaluation minutieuse du site sont essentielles. Une analyse détaillée de l’ensoleillement, des contraintes structurelles de la charpente existante, et de la possibilité d’intégration architecturale sont réalisées. Ces éléments orientent les choix liés au type de panneaux, à l’angle d’inclinaison, et à l’emplacement optimal pour maximiser la production d’énergie.
La sélection d’un professionnel qualifié constitue une étape critique. Il est impératif de choisir un entrepreneur spécialisé dans l’installation de toitures photovoltaïques. Les qualifications, les certifications, et les références de l’installateur doivent être scrupuleusement vérifiées pour garantir un travail de qualité.
Les démarches administratives et l’obtention des permis de construction sont des étapes administratives inévitables. Avant le début des travaux, il est impératif d’obtenir les autorisations nécessaires des autorités locales. La modification visuelle du bâtiment oblige à réaliser ces démarches auprès du service urbanisme de la commune. Il est à noter que les zones ou bâtiments classés ne peuvent pas être pourvus de toitures photovoltaïques.
La surface de panneau nécessaire
| Lors de la planification d’une toiture photovoltaïque, il est primordial de déterminer la surface de panneaux solaires nécessaire pour répondre aux besoins énergétiques du foyer. Ce calcul repose sur une évaluation précise de la consommation électrique annuelle de la résidence. |
En moyenne, la consommation annuelle d’électricité par personne est estimée à environ 1 000 kWh. Cette estimation peut varier en fonction des habitudes de consommation spécifiques de chaque foyer.
La puissance de l’installation photovoltaïque doit être calculée en prenant en compte un coefficient de correction de 0.85. Ce coefficient tient compte des variations météorologiques, garantissant une estimation réaliste de la puissance crête réellement atteinte.
Par exemple, pour un foyer de deux personnes avec des besoins de 2 000 kWh par an, la puissance visée serait de 2 353 Wc (watts crête).
Le nombre de panneaux nécessaires peut ensuite être déterminé en divisant cette puissance par la capacité nominale d’un panneau solaire spécifique. Si, par exemple, les panneaux envisagés ont une capacité de 250 Wc chacun, alors le calcul serait le suivant : 2 353 Wc / 250 Wc, équivalent à 10 panneaux solaires nécessaires pour répondre aux besoins énergétiques d’un couple sur une année.
Rentabilité de la toiture photovoltaïque
Une toiture photovoltaïque représente un investissement conséquent. Il est donc important de s’assurer de sa rentabilité sur le long terme afin de s’y retrouver sur le plan économique en plus de l’aspect écologique. La moyenne de rentabilité se situe entre 8 et 15 ans.
La rentabilité d’une toiture photovoltaïque constitue un facteur essentiel pour les propriétaires cherchant à investir dans une source d’énergie durable.
Plusieurs aspects financiers entrent en jeu, contribuant à éclairer la décision pour opter pour une toiture solaire :
- En premier lieu, les coûts initiaux. Ils englobent l’achat des panneaux photovoltaïques, des onduleurs, des supports, de l’éventuelle batterie et les coûts d’installation. Ces coûts peuvent varier en fonction de la taille du système, du type de panneaux choisis, et des caractéristiques spécifiques du toit. La réalisation de plusieurs devis auprès d’entreprises différentes permettra de profiter des meilleurs tarifs.
- Le calcul du Retour sur Investissement (ROI) constitue une étape suivante importante. Le ROI est déterminé en évaluant les économies d’énergie générées par les panneaux photovoltaïques par rapport aux coûts initiaux. Ce calcul prend en compte la production d’électricité, les économies sur la facture d’électricité, et éventuellement les revenus générés par la revente de l’électricité excédentaire au réseau. La durée de vie des panneaux, généralement entre 25 et 30 ans, ainsi que les coûts de maintenance doivent également être pris en compte pour une analyse précise du ROI. Pour certains, il sera très avantageux de profiter de l’énergie solaire notamment si le chauffage de la maison et la production d’eau chaude sont électriques. Les propriétaires de piscines pourront également faire des économies considérables sur leur facture grâce au solaire.
- Les incitations financières offertes par le gouvernement jouent également un rôle dans la rentabilité tout comme la prime à l’autoconsommation. Cette prime entre en ligne de mire dans la rentabilité d’une installation de toiture photovoltaïque. Elle est accordée pour l’autoconsommation de l’énergie avec revente du surplus et est calculée selon la puissance installée. Elle est demandée au raccordement puis reversée par le fournisseur d’énergie sur 5 ans.
Les montants sont les suivants :
- 430 € / kWc pour une puissance < 3 kWc
- 320 € / kWc pour une puissance comprise entre 3 et 9 kWc
- 180 € / kWc pour une puissance comprise entre 9 et 36 kWc
- 90 € / kWc pour une puissance comprise entre 36 et 100 kWc.
Prenons l’exemple d’une maison située dans le sud de la France, bénéficiant d’une exposition optimale au soleil à savoir une exposition plein sud et parfaitement dégagée sans vis-à-vis, avec un toit d’une superficie de 100 mètres carrés. Supposons que le coût total de l’installation, y compris l’achat des panneaux, des onduleurs, des supports, de la batterie (si nécessaire), et les coûts d’installation, s’élève à 20 000 € pour 45 m² de panneaux (9kWc).
Pour le calcul du retour sur investissement, supposons que cette installation produit en moyenne 10 000 kWh d’électricité par an, et que le prix moyen de l’électricité en France soit d’environ 0,22 €par kWh. Cela signifie que l’installation peut potentiellement permettre d’économiser environ 2 200 € par an sur la facture d’électricité.
En supposant que les coûts de maintenance annuels s’élèvent à environ 1 % du coût initial de l’installation, soit 200 euros par an, et que la durée de vie des panneaux est de 25 ans, le calcul du ROI serait le suivant :
Coût initial de l’installation : 20 000 €
Économies annuelles sur la facture d’électricité : 2 200 €
Coûts de maintenance annuels : 200 €
Durée de vie des panneaux : 25 ans
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Cela signifie que dans cet exemple, le Retour sur Investissement serait d’environ 10 ans et demi. Cependant, il est important de noter que ce calcul ne prend pas en compte d’autres facteurs tels que les aides financières gouvernementales.
Les incitations financières, telles que MaPrimeRénov’, les prêts à taux zéro, les CEE et les exonérations de taxes foncières temporaires peuvent considérablement réduire le temps de retour sur investissement. Par exemple, si l’on considère une aide de 30 % du coût initial de l’installation grâce à des subventions gouvernementales, le coût initial net pourrait être réduit à 14 000 euros, ce qui réduirait le ROI à seulement 3 ans. Ces aides ne sont distribuées que sur conditions de ressources et si le propriétaire fait appel à une entreprise RGE.
Questions fréquentes sur les toitures photovoltaïques
- Mon toit contient de l’amiante, puis-je installer une toiture photovoltaïque ?
Non. Les toitures amiantées de type fibrociment ne peuvent être percées ou modifiées. La pose est donc interdite. - Quelle est la durée de vie typique des panneaux photovoltaïques ?
La durée de vie moyenne des panneaux photovoltaïques est d’environ 25 à 30 ans. Cependant, de nombreux panneaux continuent à fonctionner efficacement au-delà de cette période. La durabilité dépend de divers facteurs, tels que la qualité des matériaux, l’entretien régulier, et les conditions environnementales. - Quels sont les avantages environnementaux des toitures photovoltaïques ?
Les toitures photovoltaïques contribuent à réduire la dépendance aux énergies fossiles en produisant de l’électricité propre. Cela réduit les émissions de gaz à effet de serre, diminue l’empreinte carbone du bâtiment et favorise la transition vers une énergie plus durable. - Des matériaux de toiture sont-ils incompatibles avec le solaire ?
Oui, les toits en chaume, en zinc, en shingle ou encore en lauze ne sont pas compatibles. Ils pourraient présenter des risques concernant l’étanchéité. - Les toitures photovoltaïques sont-elles adaptées à tous les climats ?
Oui, les toitures photovoltaïques peuvent être installées dans la plupart des climats. Cependant, l’efficacité peut varier en fonction de l’ensoleillement régional. Des adaptations, comme l’ajustement de l’angle des panneaux, peuvent être envisagées pour maximiser la production d’énergie dans des conditions spécifiques. - Quel est le poids d’un panneau solaire ?
Selon les marques et les systèmes de fixation, 1 m² de panneau solaire peut peser entre 16 et 22 kg. Il y a donc un intérêt majeur à disposer d’une charpente stable. - Les toitures photovoltaïques nécessitent-elles un entretien fréquent ?
Bien que les toitures photovoltaïques nécessitent peu d’entretien régulier, il est recommandé de planifier un nettoyage périodique des panneaux pour maintenir une performance optimale. L’entretien consiste à réaliser le nettoyage des panneaux pour éliminer les saletés et optimiser la captation des photons. - Peut-on intégrer des technologies de stockage d’énergie après l’installation initiale des panneaux photovoltaïques ?
Oui, il est souvent possible d’intégrer des systèmes de stockage d’énergie, tels que des batteries, après l’installation initiale des panneaux photovoltaïques. Cependant, il est recommandé de consulter un professionnel pour évaluer la compatibilité et les ajustements éventuels nécessaires.