suisse énergie solaire

Le prix des panneaux solaires photovoltaïques a tellement baissé que le kilowattheure d'électricité solaire produit sur son toit peut revenir moins cher que le kilowattheure vendu par son distributeur. En conséquence, le photovoltaïque (re)prend une place importante dans l'énergie du bâtiment, que ce soit pour le chauffage, la production d'eau chaude ou l'approvisionnement en électricité. De surcroît, le marché propose des nouveautés, tels les capteurs solaires "hybrides" (qui combinent la production d'électricité et de chaleur) ou les grandes batteries de stockage à haute performance. Voilà pourquoi il est utile de parler "énergie" au sens large lorsqu'on s'intéresse a priori uniquement à l'électricité solaire.

1100 kWh d'énergie solaire par m2 et par an

En Suisse, le soleil délivre annuellement sur chaque mètre carré une quantité d'énergie comprise entre 1000 kWh (en plaine, au nord du pays) et 1500 kWh (en altitude) - pour autant que ce mètre carré ne soit pas à l'ombre des montagnes, des arbres ni des constructions. En moyenne, on peut compter chaque année sur 1100 kWh, soit l'équivalent de 100 litres de mazout, ou de 100 m3 de gaz naturel, ou de 200 kg de pellets de bois. Mais encore faut-il parvenir à capter et à valoriser cette énergie renouvelable. Dans le secteur du bâtiment, il y a surtout quatre moyens d'en profiter :

De manière passive, grâce à une architecture qui facilite non seulement la pénétration directe du soleil par les fenêtres en hiver (mais pas en été), mais aussi le stockage de la chaleur solaire dans la masse des murs et des dalles (voir sources de chaleur passives).
Avec des capteurs solaires thermiques. Le but est de collecter de la chaleur dans un accumulateur d'eau pour produire de l'eau chaude sanitaire (toute l'année). Avec une plus grande surface de capteurs et un accumulateur d'eau plus volumineux, il est possible de participer aussi au chauffage durant la saison froide. Si l'appoint de chauffage est assuré par une pompe à chaleur "sol-eau" couplée à des sondes géothermiques, on peut même profiter de la belle saison pour conduire la chaleur solaire en profondeur dans le sol, afin de compenser la chaleur soutirée en hiver - ce qui permet d'utiliser des sondes moins profondes et moins coûteuses.
Avec des panneaux solaires photovoltaïques (producteurs d'électricité) :
- Pour injecter toute l'électricité dans le réseau public.
- Pour consommer une partie de l'électricité dans le bâtiment (autoconsommation).
- Pour produire de l'eau chaude avec un chauffe-eau "pompe à chaleur" (CEPAC).
- Pour produire du chauffage et de l'eau chaude avec une pompe à chaleur.
- Pour rafraîchir les locaux en été.
- Pour électrifier un bâtiment qui n'est pas relié au réseau public.
Avec des panneaux photovoltaïques-thermiques (panneaux "hybrides") qui produisent à la fois de l'électricité et de la chaleur.

Les watts-crête (Wc) définissent une installation photovoltaïque

Les panneaux solaires photovoltaïques fonctionnent grâce à des matériaux semi-conducteurs qui convertissent une partie du rayonnement du soleil en électricité (les LED d'éclairage, constituées du même genre de matériaux, font exactement le contraire en convertissant l'électricité en lumière). Les panneaux font cette conversion avec des rendements qui vont de 10 à 20% au maximum. Ils sont généralement assemblés en groupe, reliés par des câbles à plusieurs dispositifs qui gèrent leur électricité afin de la stocker dans des batteries ou de la rendre compatible avec l'électricité du réseau.

Pour définir une installation photovoltaïque, on ne parle pas de sa surface mais de sa puissance en watt-crête (Wc ou, en anglais, Wp = Watt-peak), à savoir la puissance électrique qu'un ensemble de panneaux peut délivrer dans des conditions standardisées d’ensoleillement : les panneaux reçoivent perpendiculairement un rayonnement solaire d'une puissance de 1000 W/m2, et ils sont à une température de 25°C (ils ne sont pas échauffés par le rayonnement solaire). Ainsi, pour atteindre une même puissance de crête, des panneaux solaires avec une efficacité de 20% occupent deux fois moins de place que des panneaux avec une efficacité de 10%.

Dans la réalité, les conditions nécessaires à atteindre la puissance de crête sont rarement réunies : le ciel est souvent nuageux, l'angle d'arrivée du soleil sur les panneaux varie dans la journée et au fil de saison, et la température des panneaux s'élève sous l'effet du rayonnement solaire - ce qui diminue leur rendement. D'autant que des pertes dans le câblage et les dispositifs qui gèrent l'électricité réduisent la performance générale.

Sur le Plateau suisse, pour couvrir la consommation d'électricité annuelle d'un ménage standard - soit environ 3500 kWh - une installation de 4 kWc (4 kilowatt-crête) peut suffire. On peut, par exemple, les atteindre avec 27 m2 de panneaux en silicium poly cristallin (rendement 15%) orientés vers le sud et inclinés à 35°. Si ces panneaux sont placés sur la façade, il en faut 40 m2. Et si le pan du toit regarde vers le sud-est ou le sud-ouest, il en faut 32 m2. Lorsque le toit est plat, les panneaux sont généralement disposés en rangs inclinés vers le soleil et suffisamment espacés pour ne pas se faire mutuellement de l'ombre. Ils prennent alors plus du double de surface que s'ils sont juxtaposés sur un toit en pente.