rapport de dimensionnement de système photovoltaïque · la maison zen conçue et réalisée par...
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CYTHELIA
Adresse: La maison ZenLe Chef Lieu73000 Montagnole
La maison ZEN
Rapport dedimensionnement de
système photovoltaïque
Projet : Maison Zen
Client : Cythelia
Adresse : Le Chef Lieu
73 000 Montagnole
www.cythelia.fr
Téléphone : 04 79 25 62 60
E-Mail : contact@cythelia.fr
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La Maison ZEN
Conçue et réalisée par Cythelia, inaugurée en novembre 2007, la maison ZEN (Zéro Energie Net) met en oeuvre pour la première fois en France les principes constructifs des maisons à énergie positive.
Exemple d'étude de gisement solaire
Grâce au plugin SketchUp-Archelios il est possible de réaliser des études de gisement solaire multipoints et de filtrer les portions de toiture inexploitables. Ci dessus un exemple d'étude de gisement avec un masque proche important.
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. Hypothèses :Référentiel météorologique :
Nom de la station ChambéryLatitude (°) 45.56Longitude (°) 5.91Altitude (en m) 281Albédo moyen - premier trimestre 0.37 - second trimestre 0.20 - troisième trimestre 0.20 - quatrième trimestre 0.23Données annuellesRayonnement direct (kWh/m2) 620.00Rayonnement diffus (kWh/m2) 631.00Irradiation Globale (kWh/m2) 1251.00
Origine des données météorologiques :Données MeteoNorm issues des bases de données Cythelia, Interpolation du rayonnement : insolation (81-2000), Ta (96-2005)
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Présentation du site :
Nom du site Maison ZENLatitude (°) 45.54Longitude (°) 5.91Altitude (en m) 591Gisement solaire annuelGlobal horizontal sans masque (kWh/m²/an) 1272Global horizontal avec masque (kWh/m²/an) 1220Facteur d'ombrage 0.96
Irradiation solaire mensuelle à l'horizontale (kWh/m2):
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9 16
Direct
Diffus
Masques :
-180° -150° -120° -90° -60° -30° 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180°0°5°
10°15°20°25°30°35°40°45°50°55°60°65°70°75°80°85°90°
JanvierFévrier
MarsAvrilMaiJuin
JuilletAoûtSeptembreOctobreNovembreDécembre
Modèle de diffus : Hay et Davies
(Facteur d'ombrage annuel = Gisement annuel avec masque / Gisement annuel sans masque )
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Illustration du champ PV numéro 1 : Toit Sud Maison ZEN
Toiture SUD
Surface : 99 m2Orientation : Sud Est ( 20 degrés par rapport au Sud)Inclinaison : 38 degrésNombre de modules : 120Puissance crête : 6.6 kWc
Commentaires :
La toiture sud est intégralement photovoltaïque.
Le paramètre de perte par dispersion des caractéristiques a été valué à 0.0 car un tri des modulesen fonction des flash tests a été effectué.
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. Descriptif technique :Description du champ PV numéro 1 : Toit Sud Maison ZEN
Nom du champ Toit Sud Maison ZEN
Modules - Fabricant Sulfurcell Solartechnik GmbH - Modèle Sulfurcell Solartechnik Gmbh - SCG55-HV - Technologie CIS - Puissance STC (Wc) 55.0 - Vpmax (V) 39.0 - Icc (A) 1.70 - Rendement STC (%) 6.6 - Nombre de modules 120 - Modules en série 10 - Branches en parallèle 12 - Puissance installée (kWc) 6.60 - Surface (m²) 98.8 - Masse surfacique (kg/m²) 17.0 - Masse totale (kg) 1 680.0
Onduleur - Fabricant SMA - Modèle SMA - Sunny Boy SB 2500 - Puissance nominale (W) 2 480 - Tension d'entrée maximale (V) 600 - Nombre d'onduleurs 2 - Puissance totale (kW) 5.0 - Rendement maximum (%) 94.1 - Rendement européen (%) 93.2
Géométrie - Longueur (m) 16.29 - Largeur (m) 7.00 - Espacement horizontal (mm) 0 - Espacement vertical (mm) 0Type de suivi : FixeOrientation (°): -20Inclinaison (°): 38
Hypothèses de dégradation du champ :
Dispersion des caractéristiques (%) : 0.00
Vieillissement des modules (%/an) : 0.44
Ventilation des modules : 0.30 (lame d'air entre 2.5 cm et 7.5 cm)
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Schéma de calepinage du champ numéro 1 : Toit Sud Maison ZEN
Dimensions du toit (m): Longueur du toit : 16.30Largeur du toit : 7.00Dimensions du champ (m): Longueur du champ : 16.30Largeur du champ : 7.00Marges et espaces (m): Marge horizontale: 0.00Marge verticale: 0.00Espace horizontal entre les modules : 0.00Espace vertical entre les modules : 0.00Abergement horizontal : 0.61Abergement vertical : 0.22
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Détails de production du champ PV numéro 1 : Toit Sud Maison ZEN
Production DC (moyenne sur la durée d'observation) en kWh
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Production DC
Indicateurs de validité :
Status Valeur Mini Maxi- Projet - Vco (-10°C) OK 563.5 1 000.0- Onduleur - Vco (-10°C) OK 563.5 600.0Tension à la puissance maxi Vmp (70°C) OK 337.3 224.0Courant de court circuit Icc (A) OK 10.1 13.0Ratio P nominale onduleurs/P crête (%) OK 0.75 0.70 1.10
* formule : tension générateur PV * coefficient de la norme <= tension d'entrée maximale admissible par l'onduleur
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Diagramme des pertes du champ PV numéro 1 : Toit Sud Maison ZENGisement solaire :
Irradiation globaleà l'horizontale1272.5 kWh/m2/an
Irradiation globaleInclinaison : 38 °Orientation : -20 °+11 %+146.3 kWh/m2/an
Pertes dues aux masques-3.5 % -49.6 kWh/m2/an
Pertes dues à l'incertitude météo-2.0 % -28.4 kWh/m2/an
Pertes dues à l'encrassement des modules-2.0 % -28.4 kWh/m2/an
Irradiation globale résultante dans le plan des modules : 1300.0 kWh/m2/an
Pertes dues à l'angle d'incidence-0.9 % -12.5 kWh/m2/an
Productible du champ de modules DC:
Irradiation 1300.0 kWh/m2/anRendement module : 6.68%Surface totale : 98.9 m2-> 8579.8 kWh/an
Pertes dues au vieillissement des modules-0.440 %/an -4.494 % (moyenne sur 20 ans) -385.6 kWh/an
Pertes dues à la température-3.2 % , -271.3 kWh/an
Pertes dues à la dispersion des caractéristiques-0.0 % -0.0 kWh/an
Production DC 7935.2 kWh/an
Productible système :
Production DC 7935.2 kWh/an
Pertes dans les câbles DC-1.0 % , -83.1 kWh/an
Pertes onduleur-3.6 % (dont -0.0 % pour l'écrêtage), -284.6 kWh/an ( -0.0 kWh/an pour l'écrêtage)
Pertes dans lescâbles AC-1.0 % , -75.7 kWh/an
Production AC 7491.8 kWh/an
Ratio de performance moyen : 82.90 %
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Illustration du champ PV numéro 2 : Toit Nord Maison ZEN
Toiture NORD
Surface : 99 m2Orientation : Nord Ouest ( 20 degrés par rapport au Nord)Inclinaison : 38 degrés
Nombre de modules : 120Puissance crête : 6.6 kWc
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. Descriptif technique :Description du champ PV numéro 2 : Toit Nord Maison ZEN
Nom du champ Toit Nord Maison ZEN
Modules - Fabricant Sulfurcell Solartechnik GmbH - Modèle Sulfurcell Solartechnik Gmbh - SCG55-HV - Technologie CIS - Puissance STC (Wc) 55.0 - Vpmax (V) 39.0 - Icc (A) 1.70 - Rendement STC (%) 6.6 - Nombre de modules 120 - Modules en série 10 - Branches en parallèle 12 - Puissance installée (kWc) 6.60 - Surface (m²) 98.8 - Masse surfacique (kg/m²) 17.0 - Masse totale (kg) 1 680.0
Onduleur - Fabricant SMA - Modèle SMA - Sunny Boy SB 2500 - Puissance nominale (W) 2 480 - Tension d'entrée maximale (V) 600 - Nombre d'onduleurs 2 - Puissance totale (kW) 5.0 - Rendement maximum (%) 94.1 - Rendement européen (%) 93.2
Géométrie - Longueur (m) 16.29 - Largeur (m) 7.00 - Espacement horizontal (mm) 0 - Espacement vertical (mm) 0Type de suivi : FixeOrientation (°): 160Inclinaison (°): 38
Hypothèses de dégradation du champ :
Dispersion des caractéristiques (%) : 0.00
Vieillissement des modules (%/an) : 0.44
Ventilation des modules : 0.30 (lame d'air entre 2.5 cm et 7.5 cm)
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Schéma de calepinage du champ numéro 2 : Toit Nord Maison ZEN
Dimensions du toit (m): Longueur du toit : 16.30Largeur du toit : 7.00Dimensions du champ (m): Longueur du champ : 16.30Largeur du champ : 7.00Marges et espaces (m): Marge horizontale: 0.00Marge verticale: 0.00Espace horizontal entre les modules : 0.00Espace vertical entre les modules : 0.00Abergement horizontal : 0.61Abergement vertical : 0.22
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Détails de production du champ PV numéro 2 : Toit Nord Maison ZEN
Production DC (moyenne sur la durée d'observation) en kWh
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Production DC
Indicateurs de validité :
Status Valeur Mini Maxi- Projet - Vco (-10°C) OK 563.5 1 000.0- Onduleur - Vco (-10°C) OK 563.5 600.0Tension à la puissance maxi Vmp (70°C) OK 337.3 224.0Courant de court circuit Icc (A) OK 10.1 13.0Ratio P nominale onduleurs/P crête (%) OK 0.75 0.70 1.10
* formule : tension générateur PV * coefficient de la norme <= tension d'entrée maximale admissible par l'onduleur
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Diagramme des pertes du champ PV numéro 2 : Toit Nord Maison ZENGisement solaire :
Irradiation globaleà l'horizontale1272.5 kWh/m2/an
Irradiation globaleInclinaison : 38 °Orientation : 160 °-35 %-449.7 kWh/m2/an
Pertes dues aux masques-2.1 % -17.7 kWh/m2/an
Pertes dues à l'incertitude météo-2.0 % -16.5 kWh/m2/an
Pertes dues à l'encrassement des modules-2.0 % -16.5 kWh/m2/an
Irradiation globale résultante dans le plan des modules : 745.8 kWh/m2/an
Pertes dues à l'angle d'incidence-3.2 % -26.3 kWh/m2/an
Productible du champ de modules DC:
Irradiation 745.8 kWh/m2/anRendement module : 6.68%Surface totale : 98.9 m2-> 4922.5 kWh/an
Pertes dues au vieillissement des modules-0.440 %/an -4.494 % (moyenne sur 20 ans) -221.2 kWh/an
Pertes dues à la température-1.5 % , -74.7 kWh/an
Pertes dues à la dispersion des caractéristiques-0.0 % -0.0 kWh/an
Production DC 4630.0 kWh/an
Productible système :
Production DC 4630.0 kWh/an
Pertes dans les câbles DC-1.0 % , -48.5 kWh/an
Pertes onduleur-4.4 % (dont -0.0 % pour l'écrêtage), -202.6 kWh/an ( -0.0 kWh/an pour l'écrêtage)
Pertes dans lescâbles AC-1.0 % , -43.8 kWh/an
Production AC 4335.1 kWh/an
Ratio de performance moyen : 81.59 %
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. Résultats :Résultats de production (moyenne sur la durée d'observation):
Nombre total de modules 240Puissance crête (kWc) 13.2Production annuelle DC (kWh) 12 565Production annuelle AC (kWh) 11 827Besoins annuels (kWh) 7 267Productible spécifique DC (kWh/kWc) 952Productible spécifique AC (kWh/kWc) 896Ratio de performance moyen* (%) 82.24Ratio initial de performance** (%) 86.11
Production et besoins mois par mois en kWh (AC):
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707
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351
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516
1 660
533
1 413
533
1 041
340
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641
425
825
316
882
Production
Besoins
*Valeur moyenne du ratio de performance pendant la durée d'observation
**Valeur initiale du ratio de performance (année 0, hors vieillissement)
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Investissements et coûts initiaux:
INVESTISSEMENTS MATERIELS Total (€) €/WcMODULESModules 36 960 2.79
RESTE DU SYSTEME (BOS)Onduleurs 3 472 0.26Câbles 1 500 0.11Boitiers électriques 1 600 0.12Protections électriques 1 400 0.10Structures 2 400 0.18Installation 8 000 0.60
TOTAL DU RESTE DU SYSTEME 18 372 1.39
CHARGES PREMIERE ANNEE (H.T.)Coût raccordement électrique 300 0.02Contrôle 125 0.00
RESUME Total (€) €/WcInvestissement total HT 55 757 4.22Taux de TVA (%): 19.6 -- Investissement TTC 66 685 5.05
Hypothèses de simulation du projet :
Montant de l'emprunt (€) : 40000
Taux d'intérêt (%) : 4.00
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Résultats économiques** :
PRODUITSRevenus bruts moyens*** (€/an) 7 407CHARGES ANNUELLESCoût de maintenance/entretien (€/an) : 431Location compteur EDF 71RESULTATSRevenus nets (€/an) moyens 6 905
RESULTATS ECONOMIQUESCoût global actualisé (€/kWh) 0.380Valeur actuelle nette (€) 26 543Temps de retour brut (années) 11Temps de retour actualisé (années) 14Taux de rentabilité interne (%) 5.58Taux d'enrichissement en capital 0.38
EMISSIONS EVITEES Equivalent C * (kg) 5 923 Equivalent CO2 * (kg) 21 717
*Quantité de gaz à effet de serre qui aurait été émise sur la durée d'observation en produisant cette électricité en France par des moyens conventionnels (92 g eq CO2/kWh).
Attention, ceci ne veut pas dire que toutes ces émissions sont évitées, car la fabrication et le transport des modules PV génèrent aussi des émissions de gaz à effet de serre.
Hypothèses de simulation du projet :
Durée d'observation économique (années) : 20
Taux d'actualisation réel (%) : 1.76
Incertitude météo (%) : 2.00
Encrassement des modules (%) : 2.00
Pertes électriques dans les câbles (%): 1.0
Tarif d'achat de l'électricité (€/kWh) : 0.5800
** selon la Méthode TEC (Taux d’Enrichissement en Capital) développée par Bernard Chabot, économiste à l’ADEME.
*** avec prise en compte de l'évolution des tarifs d'achat 2010
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Résultats détaillés :
Productions annuelles AC (kWh) :
0
2 500
5 000
7 500
10 000
12 500 12
328
12
274
12
220
12
166
12
113
12
060
12
007
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954
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901
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849
11
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745
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693
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Tarif d'achat de l'électricité (€/kWh) :
0.000
0.0500
0.1000
0.1500
0.2000
0.2500
0.3000
0.3500
0.3999
0.4500
0.4999
0.5499
0.6000
0.6500
0.7000
0.5
800
0.5
846
0.5
893
0.5
940
0.5
987
0.6
035
0.6
084
0.6
132
0.6
181
0.6
231
0.6
281
0.6
331
0.6
381
0.6
433
0.6
484
0.6
536
0.6
588
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641
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694
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Revenus nets en € courants (non actualisés) :
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
4 500
5 000
5 500
6 000
6 500
7 000
7 500 6
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55 6
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89 6
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57 6
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90 6
906
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Illustration du Temps de retour Brut :
-100 000
-75 000
-50 000
-25 000
0
25 000
50 000
75 000
100 000
-69
533
-62
795
-56
040
-49
267
-42
478
-35
671
-28
848
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008
-15
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77 -1
387
5 5
19 1
2 44
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9 38
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6 3
3 30
8 4
0 29
5 4
7 29
8 5
4 31
7 6
1 35
1 6
8 40
1
Ann
ée 0
Ann
ée 1
Ann
ée 2
Ann
ée 3
Ann
ée 4
Ann
ée 5
Ann
ée 6
Ann
ée 7
Ann
ée 8
Ann
ée 9
Ann
ée 1
0A
nnée
11
Ann
ée 1
2A
nnée
13
Ann
ée 1
4A
nnée
15
Ann
ée 1
6A
nnée
17
Ann
ée 1
8A
nnée
19
Ann
ée 2
0
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Maison Zen-2011-05-30T11-48-30.pdfPage 19 / 23
Revenus nets actualisés (€ constants) :
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
4 500
5 000
5 500
6 000
6 500 6
491
6 2
69 6
055
5 8
48 5
648
5 4
55 5
268
5 0
88 4
913
4 7
45 4
582
4 4
25 4
273
4 1
26 3
984
3 8
47 3
714
3 5
86 3
463
3 3
43
Ann
ée 1
Ann
ée 2
Ann
ée 3
Ann
ée 4
Ann
ée 5
Ann
ée 6
Ann
ée 7
Ann
ée 8
Ann
ée 9
Ann
ée 1
0A
nnée
11
Ann
ée 1
2A
nnée
13
Ann
ée 1
4A
nnée
15
Ann
ée 1
6A
nnée
17
Ann
ée 1
8A
nnée
19
Ann
ée 2
0
Illustration du Temps de retour actualisé et de la Valeur Actuelle Nette :
-75 000 -70 000 -65 000 -60 000 -55 000 -50 000 -45 000 -40 000 -35 000 -30 000 -25 000 -20 000 -15 000 -10 000
-5 000 0
5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 35 000
-69
533
-63
042
-56
772
-50
717
-44
868
-39
219
-33
764
-28
495
-23
407
-18
494
-13
748
-9 1
66 -4 7
41 -467
3 6
58 7 6
42 1
1 49
0 1
5 20
4 1
8 79
1 2
2 25
5 2
5 59
8
Ann
ée 0
Ann
ée 1
Ann
ée 2
Ann
ée 3
Ann
ée 4
Ann
ée 5
Ann
ée 6
Ann
ée 7
Ann
ée 8
Ann
ée 9
Ann
ée 1
0A
nnée
11
Ann
ée 1
2A
nnée
13
Ann
ée 1
4A
nnée
15
Ann
ée 1
6A
nnée
17
Ann
ée 1
8A
nnée
19
Ann
ée 2
0
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Résultats économiques sur la durée d'observation :
A
nnée 1A
nnée 2A
nnée 3A
nnée 4A
nnée 5A
nnée 6A
nnée 7A
nnée 8A
nnée 9A
nnée 10
Production A
C annuelle (kW
h) 12 328
12 274 12 220
12 166 12 113
12 060 12 007
11 954 11 901
11 849
Côut renouvellem
ent onduleurs (€) 0
0 0
0 0
0 0
0 0
3 472
FLU
X D
'EX
PLO
ITA
TIO
N en €uros courants
Tarif d'achat de l'électricité (€/kW
h) 0.5800
0.5846 0.5893
0.5940 0.5987
0.6035 0.6084
0.6132 0.6181
0.6231
Revenus bruts
7 151 7 176
7 202 7 228
7 253 7 279
7 305 7 331
7 357 7 383
Coûts de m
aintenance 355
362 369
376 384
392 399
407 415
424
Autres charges
58 59
60 62
63 64
65 67
68 69
Revenus N
ets 6 738
6 755 6 772
6 789 6 807
6 823 6 840
6 857 6 874
6 890
Charges financières
1 600 1 546
1 490 1 432
1 372 1 309
1 244 1 176
1 105 1 031
Résultats avant im
pôts, taxes et IS 5 138
5 209 5 282
5 357 5 435
5 514 5 597
5 681 5 769
5 859
AC
TU
ALIS
AT
ION
(€ constants)
Revenus nets
6 738 6 755
6 772 6 789
6 807 6 823
6 840 6 857
6 874 6 890
Taux d'actualisation
1.0379 1.0774
1.1183 1.1608
1.2049 1.2507
1.2983 1.3476
1.3988 1.4520
Revenus nets actualisés
6 491 6 270
6 056 5 849
5 649 5 455
5 269 5 088
4 914 4 745
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Résultats économiques sur la durée d'observation :
A
nnée 11A
nnée 12A
nnée 13A
nnée 14A
nnée 15A
nnée 16A
nnée 17A
nnée 18A
nnée 19A
nnée 20
Production A
C annuelle (kW
h) 11 797
11 745 11 693
11 642 11 590
11 539 11 489
11 438 11 388
11 338
Côut renouvellem
ent onduleurs (€) 0
0 0
0 0
0 0
0 0
0
FLU
X D
'EX
PLO
ITA
TIO
N en €uros courants
Tarif d'achat de l'électricité (€/kW
h) 0.6281
0.6331 0.6381
0.6433 0.6484
0.6536 0.6588
0.6641 0.6694
0.6748
Revenus bruts
7 410 7 436
7 463 7 489
7 516 7 543
7 570 7 597
7 624 7 651
Coûts de m
aintenance 432
441 450
459 468
477 487
497 506
517
Autres charges
71 72
74 75
77 78
80 81
83 85
Revenus N
ets 6 907
6 923 6 939
6 955 6 971
6 987 7 003
7 019 7 034
7 050
Charges financières
955 875
793 707
617 524
427 327
222 113
Résultats avant im
pôts, taxes et IS 5 952
6 048 6 147
6 249 6 354
6 463 6 576
6 692 6 812
6 936
AC
TU
ALIS
AT
ION
(€ constants)
Revenus nets
6 907 6 923
6 939 6 955
6 971 6 987
7 003 7 019
7 034 7 050
Taux d'actualisation
1.5071 1.5644
1.6239 1.6856
1.7496 1.8161
1.8851 1.9567
2.0311 2.1083
Revenus nets actualisés
4 582 4 425
4 273 4 126
3 984 3 847
3 715 3 587
3 463 3 344
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Glossaire* : Puissance crête : Puissance (en Wc) fournie par les modules dans les conditions de test standard (1 000 W/m², spectre AM 1.5, température de cellule de 25°C), s'exprime en Watts
Productible : Energie produite par l'installation photovoltaïque par an en kWh/an
AC: Courant alternatif (Alternative Current).
DC: Courant continu (Direct Current)
Puissance NOCT: Température d'utilisation de cellule (TUC en français et NOCT3 en anglais). Température atteinte par une cellule encapsulée dans un module soumis à une irradiance de 800W/m² , à une température ambiante de 20 °C, une inclinaison de 45 ° et avec un vent de 1 m/s dans les conditions de circuit ouvert.
Productible spécifique: Productible ramené à la puissance installée, il s'exprime en kWh/kWc
Coefficient de performance: Ratio entre le productible spécifique et l'irradiation annuelle incidente dans le plan des modules
Temps de retour brut : Exprimé en années, c'est le temps nécessaire pour amortir l'investissement. C'est le ratio entre l'investissement initial et le cash-flow (recettes - dépenses) annuel
Actualisation: Consiste à ramener sur une même base des flux financiers non directement comparables car survenant à des dates différentes
Taux d'actualisation: Taux representant le coût d'accès au capital
VAN, Valeur Actuelle Nette : Somme des cash-flows annuels actualisés - investissement; c’est la valeur générée par le projet à la fin de la durée d'observation
Temps de retour actualisé: Exprimé en années, il comptabilise le temps nécessaire pour amortir l’investissement en tenant compte du phénomène d’actualisation.C’est le ratio entre l'investissement initial et le cash-flow actualisé (recettes - dépenses) annuel
TRI, Taux de Rentabilité Interne : Taux d'actualisation qui annule la VAN
TEC, Taux d'Enrichissement en Capital : Ratio entre la VAN et l'investissement
RdS, reste du sytème (BOS) : Coût total du matériel à l'exception des modules
Coût global actualisé : c'est le ratio entre la somme des dépenses actualisées relatives au projet, et la somme des productions sur la période d’observation. C’est donc le prix de revient du kWh produit par l’installation (exprimé en €/kWh).
*Cours téléchargeables: Pour plus d'informations, profitez des cours fondamentaux sur les énergies renouvelables et le photovoltaïque mis à votre disposition gratuitement sur le site internet de Cythelia: http://www.cythelia.fr/formations.php
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