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Guide de rédaction du cahier des ch a rges techniques des

g é n é ra t e u rs photovo l t a ï q u e sconnectés au réseau

N ° ADEME / PVC / V 1

Contact : Fabrice Juquois

www.ademe.fr

Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie

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REMERCIEMENTS

L’ADEME tient à remercier pour leur participation active, tant au niveau de la

définition du contenu technique, de la rédaction, que pour leur relecture positive,

les personnes suivantes :

M. Arrivets Sunwatt-France

P. Boulanger GENEC/CEA Cadarache

H. Colin GENEC/CEA Cadarache

M. Coqueugniot Sunwatt-France

A. Deves Costic

B. Gaiddon Hespu

M. Jedliczka Hespul

D. Klaja EDF GDF Services

E. Laget Apex-BP Solar

J.-P. Lansard Total Energie

H. Latouche Total Energie

P. Malbranche GENEC/CEA Cadarache

I. Michel IED

G. Moine Transénergie

R. Morlot CSTB

B. Proisy Photowatt

J.-Y. Quinette Tecsol

A. Ricaud Cythelia

B. Roquemorel Sert

M. Schneider Sunwatt-Bio

B. Spinner Apex-BP Solar

Document rédigé par : Pascal Boulanger (CEA/GENEC)

Toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause

est illicite selon le Code de la propriété intellectuelle (Art. L122-4) et constitue une contrefaçon réprimée par le code pénal. Seules sont

autorisées (Art. L122-5) les copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation

collective, ainsi que les analyses et courtes citations justifiées par le caractère critique, pédagogique ou d’information de l’œuvre à

laquelle elles sont incorporées, sous réserve, toutefois, du respect des dispositions des articles L122-10 à L122-12 du même Code,

relatives à la reproduction par reprographie.

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AVANT-PROPOS

L’ADEME, qui soutient la filière photovoltaïque depuis plus de 20 ans, a prisen novembre 2001 la décision d’encourager la diffusion des systèmes deproduction d’électricité d’origine photovoltaïque, connectés au réseau, sous laforme d’une aide à l’investissement, en complément des tarifs d’achat de cetteélectricité mis en place dans le cadre de l’arrêté du 13 mars 2002.

Pour l’ADEME, le développement de cette technologie est indissociable deson intégration à l’enveloppe du bâtiment car le photovoltaïque peut être unvéritable matériau de construction, esthétique et de haute technologie, et doitpermettre l’intégration d’un moyen de production d’électricité sur le lieu même desa consommation, même si la production est injectée sur le réseau. L’intérêt portéà la sécurisation électrique des abonnés trouve sa source dans les DOMs par lessouhaits exprimés des abonnés de trouver des solutions au problème des rupturesd’approvisionnement électrique du fait d’événements divers, mais aussi enmétropole suite à la tempête de fin 1999, qui priva d’un service minimalélectrique un nombre important de consommateurs.

Le présent document, élaboré par l’ADEME avec le soutien du Genec, eten concertation avec la profession et EDF présente les conditions techniques quedevront respecter les installations photovoltaïques pour bénéficier du soutienfinancier de l’ADEME.

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RÉSUMÉ

Ce guide propose une méthodologie de rédaction du cahier des charges techniques desgénérateurs photovoltaïques raccordés au réseau qui seront soumis au financement de l’ADEME.Il rassemble et explique les meilleures pratiques, ainsi que les solutions techniques re c o m m a n d é e s ,pour la conception, l’installation et le bon fonctionnement de générateurs photovoltaïquesr a c c o rdés au réseau de distribution électrique basse tension. Il s’intègre dans l’ensemble desdispositifs mis en place par l’ADEME en accompagnement du programme national, ainsi quedans le cadre législatif qui régit le raccordement d’installations de production d’électricitéindépendantes, en particulier l’arrêté du 13/03/2002.

Il vise à promouvoir la réalisation de générateurs de qualité, tant au niveau desp e rf o rmances énergétiques qu’au niveau de l’intégration architecturale. Il ambitionne aussi dep a rticiper à l’amélioration de la qualité de ces générateurs et au partage, avec l’ensemble desacteurs impliqués dans ce domaine, du retour d’expérience consolidé sur un grand nombred ’ i n s t a l l a t i o n s .

Deux types de générateurs raccordés au réseau sont concernés par ce guide : lesgénérateurs photovoltaïques dits de « connexion pure » et les générateurs dits « sécurisés » quiassocient aux premiers un parc de stockage d’électricité, dans le but de perm e t t re la fourn i t u red’un service électrique même en cas de défaillance ou d’absence du réseau.

O rganisé en trois parties distinctes, il présente :

• Quelques généralités sur l’électricité solaire photovoltaïque• Les règles générales et le référentiel normatif français et intern a t i o n a l• Quelques recommandations spécifiques proposées par l’ADEME

Ces recommandations spécifiques sont susceptibles d’évoluer dans le temps pour deuxraisons essentielles : les textes de loi et autres documents contractuels ne sont pas encore tous envigueur et certaines recommandations pourront être revues en fonction du retour d’expérienceaccumulé au fil du programme national. C’est pourquoi ce document est évolutif et il conviendraque le lecteur s’assure qu’il possède bien la dern i è re version du guide. Ceci peut se fairefacilement sur internet sur le site w w w. a d e m e . f r

Ce guide s’adresse avant tout aux délégations régionales de l’ADEME qui auront à traiterles demandes de subvention de ces générateurs mais aussi à l’ensemble des interv e n a n t sp rofessionnels d’un projet d’installation photovoltaïque raccordée au réseau :

• Maître d’œuvre• Maître d’ouvrage• Concepteurs• Bureaux d’études• Arc h i t e c t e s

Les points techniques abordés sont :

• Arc h i t e c t u re électrique des générateurs• Dimensionnement des générateurs et garantie de perf o rm a n c e s• Moyens et dispositifs de pro t e c t i o n• Recommandations d’intégration arc h i t e c t u r a l e

Les deux mots clefs de ce programme initié par l’ADEME sont : p e rf o rmance et intégration.

• Systémiers• Installateurs• Art i s a n s• Agences EDF

et opérateurs réseau

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EXECUTIVE SUMMARY

This guide gathers the best practises and recommends some technical solutions forthe realisation of photovoltaic plants connected to the low voltage electric grid, withinthe framework of the French national programme initiated by ADEME. This guide keepswith the accompanying measures operated by ADEME for this national promotionprogramme and with the French regulation of electric installation for independentproduction in the low voltage grid and especially in compliance with the French arrêtedated 03/13/2002.

This programme aims at promoting the quality of the realised PV plants, both fromperformance and building integration aspects. It also aims at improving the overallquality of the plants and sharing, with all involved partners, the feedback experiencegained from a larger number of installations.

Two kinds of grid connected generators are under concern: “direct” grid connectedsystems and “secured” grid connected systems in which, a storage is added to allowthe supply of an electric service even in case of a grid failure or disappearance.

Organised into three parts, the guide presents:

• Some basics on solar photovoltaic electricity• National regulation and international standard as a common reference• ADEME specific recommendations for this programme

It is worthwhile to mention that ADEME specific recommendations can evolve intime according to new regulations, new inputs and feedback gained expertise. That iswhy this guide is evolutionary, it is recommended the reader to verify that he has thelatest version in hands, that could be loaded from ADEME Internet website:www.ademe.fr

This guide audiences firstly ADEME’s local delegations that should be in charge ofcollecting and funding management. But it is also meant for all potential contractors ofa grid connected PV system project:

• Owner• Designers• Engineering offices• Architects• Building operator

Main technical items are:

• Electrical architecture• Safety• Sizing and optimisation• Building integration

The two key words of this programme are: performance and buildingintegration.

• Office engineering• System supplier• Installers• Grid operator

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SOMMAIRE

Définitions et abréviations................................................................................8

Objectifs et limites du document.......................................................................9

PREMIÈRE PARTIE : L’ÉLECTRICITÉ SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE CONNECTÉEAU RÉSEAU..................11

1. Principe de fonctionnement des générateurs photovoltaïques connectés au réseau...........12

2. Paramètres influençant la quantité d’énergie produite par un générateur photovoltaïque connecté au réseau.............................................................132.1. Le gisement solaire ...........................................................................142.2. Variations climatiques........................................................................142.3. Masque d’ombre..............................................................................152.4. Les autres paramètres........................................................................16

3. Types de générateurs raccordés au réseau de distribution électrique .................17

4. Architecture électrique des générateurs connectés au réseau............................184.1. Systèmes photovoltaïques de connexion pure.........................................194.2. Systèmes photovoltaïques de sécurisation..............................................20

4.2.1. Architecture du générateur ..........................................................204.2.2. Découpage de l’installation intérieure............................................21

5. Les différentes possibilités d’intégration au bâtiment........................................22

6. Invitation à la créativité.............................................................................24

DEUXIÈME PARTIE : RÉFÉRENTIEL NORMATIF ET RÈGLES DE L’ART.........................................25

1. Référentiel législatif...................................................................................26

2. Conditions techniques des générateurs photovoltaïques connectés au réseau. . . . . . . . . . . . . . .2 6

3. Conditions techniques de raccordement des générateurs photovoltaïques au réseau de distribution BT.................................................283.1. Installation électrique basse tension......................................................28

3.1.1. Règles générales.......................................................................283.1.2. Installations photovoltaïques secourues...........................................293.1.3. Mise à la terre..........................................................................313.1.4. Risques d’incendies....................................................................31

3.2. Schéma de raccordement au réseau....................................................323.3. Fonction de découplage du réseau......................................................323.4. Protection contre la foudre..................................................................353.5. Compatibilité électromagnétique .........................................................37

4. Conditions techniques pour l’intégration au bâtiment......................................374.1. Normalisation et réglementation en matière d’intégration.........................37

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SOMMAIRE

SOMMAIRE

TROISIÈME PARTIE : RECOMMANDATIONSSPÉCIFIQUES DE L’ADEME...................................411. Recommandations spécifiques pour le dimensionnement des générateurs

photovoltaïques.......................................................................................421.1. Dimensionnement d’un générateur photovoltaïque couplé au réseau ..........421.2. Dimensionnement d’un générateur de sécurisation ..................................421.3. Recommandations spécifiques de dimensionnement................................43

1.3.1. Champs photovoltaïques : garantie de la puissance crête installée . . . . . . . . . . . . .4 31.3.2. Compromis performance/intégration ............................................441.3.3. Influence de paramètres spécifiques..............................................451.3.4. Critère de productivité du générateur............................................46

1.4. Recommandations spécifiques de raccordement au réseau.......................461.5. Recommandations spécifiques de protection contre la foudre....................47

2. Recommandations spécifiques pour l’intégration au bâtiment ...........................502.1. Recommandations spécifiques en matière d’intégration............................502.2. Recommandations spécifiques pour le choix des dispositifs de fixation

des modules photovoltaïques ..............................................................552.3. Recommandations spécifiques en matière de valorisation de l’intégration

architecturale...................................................................................55

3. Recommandations spécifiques pour la maîtrise de l’énergie.............................55

4. Recommandations spécifiques en matière d’auto installation ............................56

5. Recommandations spécifiques pour le raccordement et lecomptage de l’énerg i e ...............................................................................56

6. Recommandations spécifiques pour le suivi du productible ..............................56

7. Garantie de la satisfaction du client............................................................57

8. Recommandations spécifiques de préservation de l’environnement....................57

Références..................................................................................................58

Liste des encadrés........................................................................................58

Liste des figures...........................................................................................59

Liste des tableaux ........................................................................................60

ANNEXES.....................................................................................................61Annexe 1 : Trame de rédaction du Cahier des charges......................................62Annexe 2 : Fiche descriptive des installations....................................................63Annexe 3 : Fiche d’information des consommateurs ...........................................64Annexe 4 : Arrêté du 13/03/2002 ..............................................................66Annexe 5 : Calcul du productible et ratio des performances ...............................67Annexe 6 : Dimensionnement du parc batterie..................................................68Annexe 7 : Compromis performance/intégration et disques solaires.....................69

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DÉFINITIONS ET ABRÉVIATIONS

AIE Agence Internationale de l’Energie

ASI Alimentation Sans Interruption

ATEx Appréciation Technique d’Expérimentation

BT Basse Tension

c.a. courant alternatif

c.c. courant continu

CCTP Cahier des Clauses Techniques Particulières

CDC Cahier Des Charges

CPI Contrôleur Permanent d’Isolement

CST Conditions Standards de Tests

DDR Dispositif Différentiel à courant Résiduel

DNN Distributeur Non Nationalisé

EdR Eléments de Remplissage

EFR Evaluation du Risque Foudre

HQE Haute Qualité Environnementale

MDE Maîtrise de la Demande d’Electricité

Pc Puissance Crête

PR Performance Ratio

PV PhotoVoltaïque

TBT Très Basse Tension

TMEP Temps Moyen Entre Pannes (MTBF : Mean Time Between Failure)

Wc Watt Crête

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OB J E C T I F S E T L I M I T E S D U D O C U M E N T

Ce guide a pour objectif de proposer une méthodologie uniforme de rédaction duCahier Des Charges (CDC) ou du Cahier des Clauses Techniques Particulières (CCTP)pour la réalisation d’un générateur photovoltaïque raccordé au réseau de distributionélectrique Basse Tension. Il concerne les installations décrites dans l’arrêté du13/03/2002 et cible plus particulièrement les installations dont la puissance estinférieure à 100 kVA pour des installations à vocation collective ou industrielle etinférieure à 5 kVA pour les installations domestiques.

L’objectif de ce guide est de proposer des recommandations qui permettent laréalisation de générateurs de qualité, intégrés au mieux dans leur environnementarchitectural. Il doit aussi permettre de faciliter le traitement des demandes definancement adressées aux délégations régionales de l’ADEME. Ce guide s’adresse àtous les acteurs impliqués dans la réalisation d’un générateur photovoltaïque raccordéau réseau et intégré à une construction :

• Maître d’œuvre

• Maître d’ouvrage

• Concepteurs

• Bureaux d’études

• Architectes

La première partie du document consiste en un rappel des caractéristiques del’électricité solaire photovoltaïque et des avantages de la connexion au réseau dedistribution BT de générateurs photovoltaïques. Les parties suivantes abord e n tprincipalement les aspects électriques liés au raccordement au réseau du système deproduction et les aspects d’intégration architecturale à tout type de construction. Ledocument est organisé de façon à présenter les différents points techniques que doitcouvrir le cahier des charges de tels générateurs, accompagné de quelques encadrésà but informatif. A la fin du document, un plan synthétique du cahier des charges estproposé et synthétise les différents points abordés pour faciliter la rédaction et letraitement des dossiers de financement par les délégations régionales de l’ADEME(annexe 1).

Ce document ne concerne pas les installations solaires thermiques outhermodynamiques. Il ne traite pas non plus des installations photovoltaïques àconcentration. Ce document ne propose aucune spécification technique pour lesinstallations photovoltaïques autonomes ou hybrides hors réseau, il ne traite que desinstallations raccordées au réseau électrique basse tension, conformément à l’arrêté du13/03/2002, et ne concerne pas les générateurs photovoltaïques de puissancesusceptibles d’être raccordés à un point d’un réseau de distribution moyenne ou hautetension. Enfin, il ne traite que de certains aspects techniques des installations,essentiellement les aspects électriques et d’intégration au bâtiment, il n’aborde pas lesaspects contractuels avec l’opérateur réseau ou le fournisseur d’électricité, ni certainsaspects administratifs, juridiques ou commerciaux relatifs à ce type d’installation.

• Systémiers

• Installateurs

• Artisans

• Agences EDFet opérateurs réseau

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Première partie

L’ÉLECTRICITÉ SOLAIREPHOTOVOLTAÏQUE CONNECTÉEAU RÉSEAU

Dans cette pre m i è re partie, le guide rappelle les principales caractéristiques de l’électricité solaire photovoltaïque et de sa mise en œuvre. Ildéfinit des architectures électriques de référence ainsi que différents types d’intégration à l’habitat afin de standardiser la conception des générateurs et defaciliter leur mise en œuvre. Cette approche de standardisation est particulièrement souhaitée pour les installations domestiques de faible puissance(P < 5 kVA). Les installations dont les architectures seront différentes à celles proposées feront l’objet d’une analyse attentive.

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1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES GÉNÉRATEURSPHOTOVOLTAÏQUES CONNECTÉS AU RÉSEAU

Le principe de l’électricité solaire photovoltaïque repose sur la découverte de l’effetPhotovoltaïque (PV) observé dès 1839 par Antoine César Becquerel, physicien français,sur une solution d’électrolyte soumis à la lumière. C’est aujourd’hui le seul moyen connupour convertir directement l’énergie lumineuse produite par le soleil en énergie électrique.

Cette conversion est assurée par les cellules photovoltaïques. Celles-ci sontréalisées à l’aide de matériaux semi-conducteurs. Le matériau de base en est le silicium,principale composante de l’écorce terrestre.

Les avantages de l’électricité solaire photovoltaïque sont multiples, elle représenteaujourd’hui la source d’énergie non polluante potentiellement la plus importante pour unusage domestique ou collectif. Modulaire, ses composants se prêtent aisément à uneutilisation innovante et esthétique dans un cadre architectural. Enfin, elle permet d’offrirun service électrique à des populations qui n’auront jamais accès au réseau électrique.

Un générateur photovoltaïque connecté au réseau comprend de manière trèssimple, les composants suivants :

• le module photovoltaïque : des cellules photovoltaïques (éléments de baseréalisant la conversion proprement dite) sont mises en série pour former un « module photovoltaïque », ces modules sont alors mis en série et en parallèleselon les besoins en énergie du générateur et constituent le « champphotovoltaïque ». Le courant électrique fourni par un module est un courantcontinu. La puissance des modules varie en fonction de l’ensoleillement, lapuissance nominale est appelée Puissance crête (Pc) et s’exprime en watts (W).Elle correspond à la puissance délivrée par le module dans des conditionsspécifiques d’éclairement et de température. L’ é c l a i rement corre s p o n dapproximativement à celui d’un midi solaire en été. Il existe des modules ayantune puissance crête de 10 W jusqu’à 300 W. Le champ photovoltaïque, pourdes modules co-planaires, doit être exposé autant que possible de façon àrecueillir le maximum d’ensoleillement sur l’année

• l’onduleur : son rôle est de transformer le courant continu fourni par le champphotovoltaïque en un courant alternatif ayant toutes les caractéristiques ducourant alternatif fourni par le réseau électrique. Dans le cas d’un générateurphotovoltaïque raccordé au réseau, l’onduleur se déconnecte automatiquementen cas d’absence ou de défaillance du réseau.

• la batterie d’accumulateur : pour certaines applications nécessitant un niveau dequalité plus élevé de fourn i t u re électrique (circuits de surveillance, circuits desécurité, réseaux informatiques) ou dans le but de proposer un service des a u v e g a rde de l’alimentation électrique en cas de défaillance du réseau, un parcde stockage sera utilisé. L’avantage du couplage de ce parc de stockage avecun champ photovoltaïque réside dans l’augmentation de l’autonomie de las a u v e g a rde, car la batterie pourra être re c h a rgée lors de coupures longues(tempêtes) par le générateur PV

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2 PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA QUANTITÉ D’ÉNERGIE PRODUITE PAR UNGÉNÉRATEUR PHOTOVOLTAÏQUE CONNECTÉ AU RÉSEAU

La puissance disponible en sortie d’un module photovoltaïque est directement liéeà la quantité de lumière captée par celui-ci. La productivité d’un générateurphotovoltaïque couplé au réseau, c’est-à-dire la quantité de kilowatt heure (kWh)produite dépend donc des ressources solaires du lieu d’implantation, mais aussi denombreux autres paramètres qui modifient le rapport entre la puissance du champphotovoltaïque installé et la quantité d’électricité produite par le générateurphotovoltaïque raccordé au réseau.

• les organes de sécurité et de raccordement qui assurent des fonctions de pro t e c t i o nvis-à-vis de l’utilisateur et du réseau. Ces dispositifs peuvent être intégrés dans l’onduleur.

• les dispositifs d’intégration à l’habitat permettant de garantir la bonne tenue dela structure, sa fonction et son esthétique.

Encadré 1 : Les avantages de la connexion au réseau

Les avantages de la production d’électricité solaire photovoltaïque sur le réseau sont principalementde deux ordres :

Dans un contexte de production pure, elle peut permettre de diminuer la facture électrique d’unbâtiment par une incitation sous la forme d’un prix d’achat attractif. Dans le cas d’une intégrationarchitecturale, ce bénéfice peut être doublé par l’effet de substitution d’une enveloppe de bâtiment (façadeou couverture) « active et productive » à une couverture classique « inerte », pour des surcoûts marginaux.

Dans un contexte plus global de maîtrise de l’énergie, elle est un élément important qui permetd’assurer une plus grande autonomie énergétique à un bâtiment. En effet, la valorisation de l’électricité solairephotovoltaïque produite sur place, peut prendre la forme d’une auto consommation « adaptée » à certainstypes de consommation, pour lesquels la courbe de production photovoltaïque coïncide avec la courbe deconsommation. Citons par exemple :

• La consommation électrique d’un bâtiment de bureaux• Le lissage des pics réseau• L’intérêt de la sécurisation• L’intérêt d’une production décentralisée

A titre d’illustration, la figure 1 superpose les courbes de consommation d’un immeuble de bureau,d’une climatisation de bâtiment, d’un centre commercial et d’un quartier résidentiel avec la courbe deproduction d’un générateur photovoltaïque (les courbes sont adimensionnelles et illustratives).

Figure 1 : production solaire et consommation

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Figure 2 : carte d’ensoleillement annuel de la France Métropolitaine et de la Corse (source TECSOL) en kW/h par m2 et par jour

2.2. VARIATIONS CLIMATIQUES

Une analyse plus approfondie doit tenir compte des variations saisonnières quimodifient les valeurs moyennes mensuelles, surtout pour la France métropolitaine et laCorse, ceci étant moins sensible pour les régions intertropicales (DOM/TOM). Lesvariations saisonnières traduisent principalement l’effet des mécanismes suivants :

• L’inclinaison des rayons du soleil liés à la hauteur du soleil (par rapport à l’horizontal)- Ensoleillement direct- Ensoleillement diffus- Ensoleillement global

• La réverbération du sol- Ensoleillement diffus et albedo

• Les effets climatiques- Vent- Couverture nuageuse

2.1. LE GISEMENT SOLAIRE

Dans le but d’évaluer le potentiel d’électricité solaire d’un projet de générateurphotovoltaïque, il convient de connaître au mieux les re s s o u rces solaires du lieu d’implantation.Celles-ci sont facilement accessibles selon diff é rents formats. La figure 2 présente le rayon-nement solaire annuel moyen reçu en France Métropolitaine, en Corse et pour lesDOM/TOMs sur un plan orienté au sud et incliné d’un angle égal à la latitude. Elle traduitla quantité d’énergie solaire directe moyenne potentiellement convertible en électricité.

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• L’atténuation des rayons lumineux par l’atmosphère- La localisation- L’altitude

• L’inclinaison du champ

• La température extérieure

• La température des modules

A l’équateur les effets sont très limités. Ces effets sont de plus en plus importants àmesure que la latitude du lieu d’implantation augmente. La conception d’un générateursera basée principalement sur les données mensuelles d’ensoleillement du lieu considéréet l’inclinaison du champ photovoltaïque.

2.3. MASQUE D’OMBRE

Encadré 2 : Masque d’ombre

En pratique, lors de la conception d’un générateur photovoltaïque, on tracera le masque d’ombredu générateur qui traduit la présence d’ombres qui coupent la course du soleil pour les différentes hauteursde soleil. Un exemple de diagramme de masque d’ombre est donné dans la figure 3 pour un générateurfictif, à partir d’un diagramme de course solaire simplifié.

Figure 3 : illustration du masque d’ombre

Il est important de bien considére r, l’ensemble des ombres potentielles sur la durée de vie d’un générateur :• Végétation• Relief montagneux• Ombres portées par les immeubles adjacents• Ombres portées par la rangée de modules adjacente.

Dans certains cas la mise en place de diodes de protection peut s’avérer profitable pour le système.Cette approche doit être abordée de manière globale en prenant en compte les contraintes liées à la pertede productible et aux spécifications techniques de protection contre les effets de la foudre, pour lesquellesla mise en place de diodes de protection peut engendrer des dysfonctionnements du système.

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Les effets de la présence d’une ombre entre la course du soleil et le plan du champphotovoltaïque ne sont pas à négliger. Ceci est d’autant plus vrai, que pour ungénérateur couplé au réseau on recherche la valorisation immédiate et maximale del’électricité solaire photovoltaïque produite. Deux phénomènes concourent à diminuer lapuissance fournie par le générateur en présence d’une ombre :

• En premier lieu, la perception de la lumière par l’œil humain est différente decelle d’un module photovoltaïque, l’effet d’une ombre sur la puissance fourniepar un générateur photovoltaïque peut être fortement sous-estimé. Ainsi, un arbredont le feuillage est peu dense peut faire chuter de manière très notable la quantitéd’énergie produite, bien que la perception d’éclairement soit peu modifiée.

• En second lieu, il faut insister sur le fait que, même une ombre partielle peut fairechuter de manière significative la puissance fournie par un générateurphotovoltaïque. En effet, de par le câblage électrique en série/parallèle desmodules photovoltaïques, on constate que le courant du champ est limité par lecourant du module le plus faible. Si un module est ombré, c’est la productiontotale du générateur qui diminue.

2.4. LES AUTRES PARAMÈTRES

Outre les ressources solaires, limitées par les effets de l’ombrage, de nombreuxautres paramètres peuvent influer sur la productivité d’un générateur photovoltaïqueraccordé au réseau. La liste suivante, non exhaustive, reflète la nécessité de faire appelà des bureaux d’études, pour des installations à vocation industrielle, commerciale oupublique, lorsque la production et l’intégration du générateur à l’architecture doivent êtreoptimisées :

• Les conditions de vent (qui modifient la perception de la température)

• Les conditions d‘environnement thermique des modules (ventilation)

• Les effets liés à la salissure des modules photovoltaïques (poussière)

• La pollution de l’air

• Les pertes d’appariement du champ photovoltaïque

• Les pertes de câblage (câbles, diodes)

• L’utilisation d’un suiveur de point de puissance maximum

• L’adéquation de l’onduleur au champ photovoltaïque

• Le rendement de l’onduleur

• L’utilisation de sources additionnelles de consommation d’énergie (sécurité,interface utilisateur, dispositifs de communication)

Tous ces éléments sont à prendre en compte dans le cadre de la conception d’unbon générateur. Un dernier paramètre peut influencer la productivité d’un générateurphotovoltaïque raccordé au réseau, sans pour autant remettre en cause la qualité dugénérateur. Il s’agit des pertes de productivité liées à la perte du réseau de distributionélectrique. Dans un tel cas, pour des raisons de sécurité, le générateur doit êtredéconnecté du réseau, l’énergie produite est donc en partie perdue.

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3 TYPES DE GÉNÉRATEURS RACCORDÉS AU RÉSEAUDE DISTRIBUTION ÉLECTRIQUE

Le raccordement d’un générateur photovoltaïque au réseau de distributionélectrique ne peut être réalisé sans se conformer aux normes en vigueur et aux meilleurespratiques de l’état de l’art. Une des difficultés techniques réside dans le manque denormes unanimement reconnues dans ce domaine, tant au niveau international qu’auniveau français. De plus, l’expérience française en matière de photovoltaïque couplé auréseau est récente, eu égard aux programmes existants au Japon (70 000 générateurs),en Allemagne (coût d’achat de l’électricité de 0,5 €/kWh), en Italie (10 000 toitssolaires), aux Pays-Bas, et en Espagne, pour ne citer que les principaux.

Au niveau du principe, les contraintes à respecter sont de trois natures :

• Sécurité vis-à-vis de l’utilisateur, du public et des travailleurs

• Innocuité vis-à-vis du réseau électrique

• Intégration à la construction

Deux types de générateurs photovoltaïques sont considérés dans ce document :

• Les générateurs dits de connexion pure permettent la production d’électricité dansle réseau électrique « au fil du soleil ». Le schéma suivant en présente le principesimplifié :

Encadré 3 : Evaluation des pertes dansun système PV connecté au réseau

La production d’un générateur photovoltaïque connecté au réseau peut être présentée sous la formed’un diagramme de Sankey , qui permet de visualiser facilement les différentes sources de pertes au coursde la chaîne de conversion du système. La figure 4 en présente une illustration sur un générateur fictif.

Figure 4 : pertes dans un générateur photovoltaïque : diagramme de Sankey

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Figure 5 : schéma simplifié d’un système de connexion pure

• Les générateurs dits de sécurisation, qui permettent à la fois la productiondirecte, mais aussi une production autonome en cas de défaillance de l’alimen-tation par le réseau électrique. Le principe d’un tel système est de permettre laproduction totale ou partielle de l’électricité solaire photovoltaïque sur le réseau,tant que celui-ci présente des caractéristiques conformes, et, de basculer tout oupartie de la production sur un ensemble de charges dites « sécurisées » dans lesdeux configurations suivantes :- absence totale de réseau- qualité électrique du réseau hors normes.

Le schéma suivant en présente le principe simplifié :

Figure 6 : schéma simplifié d’un système de connexion sécurisée

ARCHITECTURE ÉLECTRIQUE DES GÉNÉRATEURSCONNECTÉS AU RÉSEAU

Afin de standardiser la conception des générateurs PV raccordés au réseau dedistribution BT, ce guide propose cinq schémas typiques d’architecture électrique : troisschémas d’installations de connexion pure et deux schémas de connexion sécurisée.

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4.1. SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES DE CONNEXION PURE

Les trois arc h i t e c t u res de systèmes PV de connexion pure sont présentées dans lesf i g u res 7 à 9 :

Type A1 : architecture à onduleur centralisé

Plusieurs lignes de modules sont raccordées directement, sil’onduleur le permet, ou via une boite de connexion, à un onduleurcentralisé.

Figure 7 : schéma d’une architecture à onduleur centralisé

Type A2 : architecture à onduleur « string »Chaque ligne de modules est raccordée à un onduleur (certainsonduleurs permettent de raccorder directement deux ou trois lignesen parallèle). Les onduleurs sont raccordés en parallèle sur le réseau.(Remarque : cette architecture intègre le principe dit d’architecture« team » avec l’emploi de dispositifs de suivi de puissance maximalepar ligne)

Figure 8 : schéma d’une architecture à onduleurs « string »

Type A3 : architecture à onduleurs décentralisés ou individuels

Chaque module est raccordé à un petit onduleur (certains onduleursp e rmettent de raccorder jusqu’à cinq modules en série). Les onduleurssont alors tous raccordés en parallèle sur le réseau.(Remarque : cette architecture utilise le principe des modules dits « alternatifs »)

Figure 9 : schéma d’une architecture à modules alternatifs

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4.2. SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES DE SÉCURISATION

Pour les systèmes de sécurisation il convient de bien décrire la partie productriced’électricité et la topologie du circuit de distribution à l’intérieur de l’habitat.

4.2.1. Architecture du générateur

Deux schémas électriques sont proposés en configuration standard :Type A4 : architecture à fonctions séparéesIl s’agit de gérer le système à partir decomposants fonctionnels discrets, comme on leferait pour une installation autonome. Cettesolution présente aujourd’hui l’avantage de larobustesse et de la performance car cescomposants ont déjà fait leurs preuves dansdes configurations autonomes.Cela revient à concevoir deux installations plusclassiques en parallèle : une installation typiquede connexion pure lorsque le réseau estprésent, une installation autonome lorsque leréseau est absent.(Remarque : on peut utiliser deux onduleurscomplètement séparés, l’un dédié à la connexionpure et l’autre uniquement au secours)

Figure 10 : schéma de système de sécurisation à fonctions séparées

Type A5 : architecture à fonctions intégrées

Un seul composant prend à sa charge lagestion complète de l’ensemble du système.Cette solution est la plus pratique pour desinstallations domestiques de faible puissance(Pc < 5 kVA). Il faut néanmoins attendrel’apparition de produits adaptés sur le marchépour les installations de plus forte puissance.

Figure 11 : schéma de système de sécurisation à onduleur « tout en un »

L’encadré 4 présente quelques caractéristiques des diff é rentes arc h i t e c t u res pro p o s é e s .

Encadré 4 : Comparaison des différentes architecturesTableau 1 : architectures électriques comparées des générateurs PV raccordés au réseau

21

4.2.2. Découpage de l’installation intérieure

Bien que souvent hors des spécifications techniques des générateurs PV àproprement parler, car souvent pré-existantes, la topologie du réseau des chargesintérieures peut se faire suivant les trois principes décrits ci-après.

Type B1 : circuit unique

Un seul circuit avec condamnation automatique ouvolontaire de l’usager dès le passage au modesécurisé. Il y a alors nécessité d’un report d’informationclair de passage en mode sécurisé.

Figure 12 : schéma type à circuit unique

Type B2 : circuit unique avec charges prioritaires

Un seul circuit avec pilotage automatique des chargesprioritaires en mode sécurisé, soit au tableau de distri-bution, soit directement aux prises de courant. Il y a alorsnécessité de définir des charges secourues contrac-tuellement. Un report d’information est recommandé.

Figure 13 : schéma type à circuit unique avec charges prioritaires

Type B3 : circuits indépendants

Deux circuits indépendants, avec basculement automa-tique sur le circuit secouru en mode sécurisé. Un reportd’information est recommandé.

Figure 14 : schéma type à deux circuits indépendants

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Figure 18 : schéma Type C1.4 : brise-soleil Exemple de brise-soleil (Te c s o l )

5 LES DIFFÉRENTES POSSIBILITÉS D’INTÉGRATION AU BÂTIMENT

En matière d’intégration, on distingue deux grandes familles d’implantation desgénérateurs photovoltaïques :Tableau 2 : types et exemples français d’intégration à l’habitat des générateurs photovoltaïques connectés au réseau

• sur toiture inclinée couverte en éléments discontinus• sur toiture - t e rrasse ou toiture revêtue d’une étanchéité• fixation sur un mur isolé ou non isolé, par l’extérieur

• fixation sur une façade légère• v i s i è re de balcon ou brise-soleil• g a rde-corps de balcon

Figure 15 : schéma Type C1.1 : toiture Exemple de sur imposition en toiture inclinée (Hespul)

Figure 16 : schéma Type C1.2 : toiture terrasse Exemple de sur imposition en toiture terr a s s e( A p e x - B P S o l a r )

Figure 17 : schéma Type C1.3 : mur extérieur Exemple de fixation sur un mur (Tr a n s é n e rg i e )

Type C1 : les réalisations en sur-imposition sur des ouvrages existants, ne réalisant pas de fonction de clos ni de couvert

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Figure 19 : schéma Type C2.1 : toiture intégrée Exemple d’élément de toiture inclinée couvert e( Total Energ i e )

Figure 20 : schéma Type C2.2 : verrière intégrée Exemple d’élément de verr i è re (Total Energ i e )

• élément de toiture inclinée couverte en élémentsdiscontinus

• élément de verrière• paroi extérieure opaque d’un remplissage de

façade rideau

• élément verrier extérieur d’un vitrage isolant• élément de paroi dans toute son épaisseur d’une

partie de façade• élément de bardage devant un mur en béton

Figure 22 : schéma Type C2.4 : élément de paroi Exemple d’élément de paroi (Solart e )

Figure 21 : schéma Type C2.3 : façade intégrée Exemple de remplissage de façade (Te c s o l )

Type C2 : les réalisations intégrées prenant part aux fonctions de clos et de couvert :

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6 INVITATION À LA CRÉATIVITÉ

A titre d’illustration sont présentées ici des réalisations européennes dont l’aspectesthétique a été privilégié, qui peuvent servir de source d’inspiration aux concepteursdes futurs générateurs du programme français.

Tableau 3 : exemples de générateurs intégrés

(Crédit photo IEA-PVPS-task 7)

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2Deuxième partie

RÉFÉRENTIEL NORMATIFET RÈGLES DE L’ART

Cette partie présente le référentiel réglementaire et normatif qui régitl’installation de systèmes photovoltaïques de production d’électricité sur le réseaude distribution électrique basse tension. Il traite de plus, de l’intégration de cesgénérateurs à une structure de bâtiment. Il ne traite exclusivement que des installations définies dans le cadre de l’arrêté du 13/03/2002.

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2

1 RÉFÉRENTIEL LÉGISLATIF

Le référentiel législatif en vigueur est constitué des textes de loi suivant :

• Arrêté du 21 juillet 1997 relatif aux conditions techniques de raccordement, enparticulier l’annexe 7

• Loi de contrat du 30 décembre 1999

• L’article 10 de la loi n° 2000-108 du 10 février 2000 relative à la moder-nisation et au développement du service public de l’électricité prévoit quediverses installations puissent bénéficier de l’obligation d’achat, par EDF ou lesdistributeurs non nationalisés, de l’électricité qu’elles produisent

• Les limites de puissance installée sont fixées à la valeur maximale de 12 MWpar site de production par le décret n°2000-1196 du 6 décembre 2000

• Le décret n° 2001-410 du 10 mai 2001 fixe les obligations qui s’imposent auxproducteurs bénéficiant de l’obligation d’achat

• Le décret n° 2001-410 du 10 mai 2001 précise que les tarifs d’achat peuventcomporter, outre les coûts d’investissement et d’exploitation évités par lesacheteurs, une rémunération supplémentaire liée à la réalisation des objectifs dela loi du 10 février 2000, notamment la qualité de l’air, la lutte contre l’effet deserre et la maîtrise des choix technologiques d’avenir

• Arrêté du 13 mars 2002 fixant les conditions d’achat de l’électricité produitepar les installations utilisant l’énergie radiative du soleil

Ces documents sont incontournables, même s’ils ne traitent pas de tous les aspectstechniques et s’ils ne reflètent pas complètement la spécificité des installationsphotovoltaïques pour lesquelles il est nécessaire de proposer des solutions techniquesqui ne constituent pas un surcoût rédhibitoire. Des propositions sont faites par lesprofessionnels de la filière pour mieux prendre en compte ces spécificités, mais enl’absence de nouveaux textes de loi, les directives et recommandations proposées parce guide ne vont pas à l’encontre des textes de loi en vigueur.

Il est aussi important de prendre en compte, dans la rédaction du CDC, lesdispositions particulières relatives aux contrats d’achat de l ’électricité mis en place parEDF et les Distributeurs Non Nationalisés (DNN), ainsi que des contrats avec lesopérateurs réseaux.

Néanmoins, dès qu’un nouveau texte de loi sera promulgué, une nouvelle versiondu guide sera éditée afin d’être conforme à celui-ci.

CONDITIONS TECHNIQUES DES GÉNÉRATEURS PHOTOVOLTAÏQUES

CONNECTÉS AU RÉSEAU

Le référentiel normatif spécifique à l’industrie photovoltaïque et applicable auxinstallations raccordées au réseau électrique ou possédant un parc de stockage del’électricité est rappelé dans le tableau suivant :

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Tableau 4 : normes de l’industrie photovoltaïque

Norme Intitulé

IEC 61173 Ed. 1.0 Protection des surtensions pour les systèmes photovoltaïques : guide

IEC 61194 Ed. 1.0 Paramètres caractéristiques des systèmes photovoltaïques autonomes

IEC 61277 Ed. 1.0 Systèmes photovoltaïques terrestres : définitions et guide

IEC 61683 Systèmes photovoltaïques – conditionneurs de puissance : méthode de mesure durendement

IEC 61724 Ed. 1.0 Suivi des performances des systèmes photovoltaïques – guide pour la mesure,l’acquisition et l’échange des données

IEC 61725 Ed. 1.0 Expression analytique des profils solaires journaliers

IEC 61727 Ed. 1.0 Systèmes photovoltaïques – caractéristique de l’interface avec le réseau

IEC 61829 Ed. 1.0 Champs photovoltaïques en silicium cristallin – mesure sur site des courbes I-V

IEC 61836-1 & 2 Systèmes à énergie solaire photovoltaïque - Termes et symboles parties 1 & 2

IEC/PAS 62111 Ed. 1.0 Spécifications techniques pour l’emploi des énergies renouvelables pour l’électrificationrurale décentralisée

IEC 61427 Batteries et cellules secondaires pour systèmes à énergie solaire photovoltaïque –recommandations générales et méthodes de test

IEC 61723 Guide de sécurité pour les systèmes photovoltaïques raccordés au réseau montés sur lesbâtiments

IEC 62078 Programme de certification et accréditation pour les composants et les systèmesphotovoltaïques : guide pour une qualité totale

IEC 62109 Sécurité électrique des onduleurs statiques et des chargeurs de batteries à usagephotovoltaïque

IEC 62124 Systèmes photovoltaïques autonomes : qualification de la conception et homologation

IEC 62093 Composants des systèmes photovoltaïques autonomes : qualification de la conceptionet homologation

IEC 61721 Ed. 1.0 Résistance d’un module photovoltaïque à une détérioration par impact accidentel

IEC 61701 Ed. 1.0 Test de corrosion en brouillard salin des modules photovoltaïques

IEC 61646 Ed. 1.0 Modules photovoltaïques couches minces à usage terrestre : qualification de laconception et homologation

IEC 61345 Ed. 1.0 Test UV pour modules photovoltaïques

IEC 61215 Ed. 1.0 Modules photovoltaïques au silicium cristallin à usage terrestre : qualification de laconception et homologation

IEC 60904-10 Ed. 1.0 Dispositifs photovoltaïques - partie 10 : méthode de mesure de la non-linéarité

IEC 60904-9 Ed. 1.0 Dispositifs photovoltaïques - partie 9 : exigences de performances des simulateurssolaires

IEC 60904-8 Ed. 2.0 Dispositifs photovoltaïques - partie 8 : mesure de la réponse spectrale d’un dispositifphotovoltaïque

IEC 60904-7 Ed. 2.0 Dispositifs photovoltaïques - partie 7 : calcul de l’erreur de mismatch introduite dans letest des dispositifs photovoltaïques

IEC 60904-6 Ed. 1.0 Dispositifs photovoltaïques - partie 6 : exigences pour les modules de référence –premier amendement

IEC 60904-5 Ed. 1.0 Dispositifs photovoltaïques - partie 4 : détermination de la température de celluleéquivalente des dispositifs photovoltaïques par la méthode de la tension de circuitouvert.

IEC 60904-3 Ed. 1.0 Dispositifs photovoltaïques - partie 3 : principe de la mesure des dispositifsphotovoltaïques terrestres par référence aux données d’ensoleillement spectral

IEC 60904-2 Ed. 1.0 Dispositifs photovoltaïques - partie 2 : exigences pour les cellules solaires de référence– premier amendement

IEC 60904-1 Ed. 1.0 Dispositifs photovoltaïques - partie 1 : mesure des courbes courant tensioncaractéristiques des dispositifs photovoltaïques

IEC 60891 Ed. 1.0 P ro c é d u res de correction de température et d’ensoleillement pour les courbes I-Vcaractéristiques des dispositifs photovoltaïques au silicium cristallin – premier amendement

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3 CONDITIONS TECHNIQUES DE RACCORDEMENT DES GÉNÉRATEURSPHOTOVOLTAÏQUES AU RÉSEAU DE DISTRIBUTION BT

Le raccordement d’un générateur photovoltaïque au réseau de distributionélectrique doit, comme celui d’une installation standard, respecter les normes etrèglements. La principale difficulté réside dans le manque de prise en compte desspécificités des générateurs PV par les normes et dans le faible retour d’expériencefrançais. Les paragraphes suivants rappellent les normes en vigueur et les principalesdispositions à mettre en œuvre dans le cas des installations photovoltaïques.

3.1. INSTALLATION ÉLECTRIQUE BASSE TENSION

Les générateurs photovoltaïques, considérés comme installations électriques bassetension, sont soumis aux mêmes normes que tout autre installation de ce type. Cesnormes concernent principalement les règles de sécurité des biens et des personnes etsont rappelées dans le tableau suivant :

Tableau 5 : normes relatives aux installations basse tension

Norme générique Description

NFC 15100 Installations électriques basse tension

NFC EN 50091 Alimentation sans interruption : prescriptions générales de sécurité

CEI 947-1 & 2 Les disjoncteurs industriels

NFC 61-410 Disjoncteurs domestiques

NFC 61-420 Dispositifs différentiels à courant résiduel

NFC 61-401 Dispositifs différentiels à courant résiduel

NFC 63-12 Les disjoncteurs industriels

UTE C 15-104 Méthode simplifiée pour la détermination des sections des conducteurs et choix desdispositifs de protection

UTE C 15-105 Détermination des sections des conducteurs et choix des dispositifs de protection

UTE C 15-106 Choix des sections des conducteurs

NFC 53-220 Convertisseur à semi-conducteur (onduleur ASI)

NFC 58-227 Convertisseur à semi-conducteur : méthode de spécification des performances etprocédures d’essais des ASI

NFC 53-228 Convertisseur à semi-conducteur (inter rupteur d’ASI)

NFC 58-311 Procédures d’essais des redresseurs

NFC 42-810 Alimentation sans interruption de puissance nominale inférieure à 3 kVA

NFC 54-100 Condensateurs shunts de puissance non auto générateurs destinés à être utilisés sur desréseaux à courant alternatif de tension non assignée inférieure ou égale à 660 V

NFC 58-311 Procédure d’essais de type des ensembles redresseurs chargeurs batteried’accumulateurs

IEC 60529 Degrés de protection

3.1.1. Règles générales

Les fonctions de protection à réaliser sont :

• Eviter les contacts directs et indirects avec des pièces du générateur sous tension

• Eviter d’alimenter un défaut ou de laisser sous tension un ouvrage en défaut

• Permettre les déclenchements et ré-enclenchements manuels du générateur

• Eviter d’alimenter les équipements de l’installation à une tension ou fréquenceanormale

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Ceci passe notamment, par la mise en œuvre des dispositifs suivants :

• Mise en place d’obstacles physiques sur toutes les parties actives du générateur

• Mise en place de signalisations adéquates

• Mise en place d’organes de protection adaptés : disjoncteurs industriels,domestiques ou Dispositifs Différentiels à courant Résiduel (DDR) au départ dechaque branche à protéger, y compris celle de l’onduleur du générateur enconformité avec les régimes de neutre

• Mise en place de dispositifs de sectionnement pendant les interventions demaintenance (adaptés au courant continu en amont de l’onduleur, et adaptés aucourant alternatif en sortie de l’onduleur)

• La conception des dispositifs de protection vis à vis du courant de plus forteintensité et compatibles avec les temps de commutation normalisés

3.1.2. Installations photovoltaïques secourues

Dans le cas des installations secourues, en mode normal, le générateur desécurisation fonctionne comme un générateur couplé au réseau. En mode sécurisé, legénérateur fonctionne comme un générateur autonome. Ce type de fonctionnementnécessite la mise en place de certains dispositifs afin de garantir :

• Un découplage « fonctionnel » du générateur entre le mode normal et le mode secouru

• Le respect des spécifications de déconnexion des systèmes couplés, lors d’unetransition du mode normal au mode secouru

• Le respect des spécifications de re-connexion des systèmes couplés, lors d’unetransition du mode secouru au mode normal

• La charge des batteries rendue possible par le réseau, lorsque celui-ci estprésent (régime dit « de floating »), et par le champ photovoltaïque

• La non décharge des batteries sur le réseau électrique.

Il conviendra de se reporter à la norme traitant des alimentations sans interruptionet de pre n d re les dispositions nécessaires à la conformité des installationsphotovoltaïques sur la base des spécifications techniques des ASI. On distingueclassiquement cinq types d’onduleurs pour ASI (prise-filtre, conditionneur de réseau,onduleur extra-plat, onduleur « on-line », onduleur « off-line »), parmi ceux-ci uneinstallation photovoltaïque de sécurisation peut s’assimiler à l’architecture dite « off-line ».Le schéma suivant présente la structure d’une ASI « off-line ».

Figure 23 : schéma simplifié d’une ASI « off-line »

Réseau dedistribution

Réseau dedistribution

Redresseurchargeur

Onduleur

Batterie

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Les spécifications des ASI appliquées aux générateurs photovoltaïques secourusimposent la prise en compte des paramètres suivants :

• Choix de la puissance de l’onduleur et de sa disponibilité (les onduleurs ASI « classiques » ont un Temps Moyen Entre Pannes (TMEP) de 50 000 heures, on neconnaît pas aujourd’hui le TMEP des onduleurs « solaires », une façon d’augmenter leMTBF est de mettre en parallèle plusieurs stru c t u res ASI « off-line »)

• Environnement et communication de l’onduleur : pour certaines applicationsl’onduleur peut gérer l’installation secourue

• Type de batterie utilisée (à recombinaison ou ouverte au plomb)

• Spécificités du local batterie, en particulier ventilation naturelle ou mécanique quientraîne un apport d’air neuf d’au moins 0,05 fois le nombre d’éléments multipliépar l’intensité maximale du dispositif de charge

• Schéma de liaison à la terre : les dispositions à prendre pour assurer la protectioncontre les chocs électriques dépendent des schémas de liaison à la terre et donc del’existence ou non d’un isolement galvanique entre l’amont et l’aval.

• - Si l’isolement galvanique n’est pas complet entre l’amont et l’aval, les régimes deneutre doivent être identiques

• - Si l’isolement galvanique est complet, les régimes de neutre peuvent être différents.La séparation galvanique complète peut être réalisée par un transformateur àenroulements séparés. Dans les ASI de faible puissance la batterie est souventcâblée en « flottant » et le coté DC est protégé par un Contrôleur Permanentd’Isolement (CPI)

• Choix des câbles : il est recommandé d’utiliser des câbles tels que la chute de tensionmaximale souhaitée soit :

• - 3 % pour les circuits alternatifs• - 1 % pour les circuits continus (batterie-onduleur dans le cadre de la norme NFC

15-100)• - 3 % pour les circuits continus (dans le cadre des normes de la filière photovoltaïque)

• Choix des protections mises en place : il est nécessaire de tenir compte d’un certainnombre de caractéristiques propres aux ASI (courant de court-circuit batteries cotéc.c., courant de court-circuit onduleur coté c.a.)

Le lecteur pourra se référer utilement aux guides suivants traitant des alimentations sansinterruption

• Guide C15-402 : Alimentation sans interruption (ASI) de type statique : règlesd’installation, en particulier à l’annexe B qui définit précisément l’ensemble desparamètres d’une ASI

• Cahier technique CT129 « protection des personnes et alimentations statiques sanscoupures », Merlin Gérin

• Guide de l’installation électrique, Groupe Schneider

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3.1.3. Mise à la terre

Les règles de mise à la terre des générateurs sont établies selon des considérations desécurité des biens et des personnes. La règle générale est que le neutre du réseau bassetension n’est pas fourni par l’opérateur réseau au générateur en fonctionnement normal : onest alors en régime de neutre dit TT (neutre à la terre, masse à la terre). Ce régime peut êtredifférent pour les installations équipées d’éléments raccordés en c.c. dont l’une des polaritésest reliée à la terre ou laissée flottante.

Dans le cas d’un générateur photovoltaïque, en ce qui concerne le champphotovoltaïque, on prendra les dispositions suivantes :

• Mise à la terre commune de la carcasse métallique des modules (si existante), ainsique des structures de support

• On indiquera précisément le choix du câblage des polarités du champphotovoltaïque et de la batterie pour les générateurs secourus : câblage dit «flottant », une polarité reliée à la terre ou polarité milieu reliée à la terre (le régimede neutre en découle)

• Compatibilité des régimes de neutre entre l’amont et l’aval de l’onduleur en fonctiondes régimes de neutre mis en place :

• - Mise en place de transformateurs d’isolement• - Mise en place de DDR adaptés ou de Contrôleurs Permanents d’Isolement (CPI),

selon les régimes de neutre

• Pour les installations (domestiques ou collectives) dont on ne connaît pas précisémentle plan de câblage, il conviendra de s’assurer de la bonne mise à la terre dugénérateur coté consommation

• Pour les générateurs PV de connexion sécurisée, deux approches sont possibles :• - Mise en place du générateur selon les prescriptions du guide UTE C15-402• - Mise en place du générateur avec étude de la conformité des régimes de neutre

• On s’assurera sur plan ou par une mesure, de la qualité de la mise à la terre et dela compatibilité des dispositifs de protections retenus

3.1.4. Risques d’incendies

Ce paragraphe couvre principalement les risques d’incendies liés à l’échauffement descircuits consécutif à l’apparition d’une sur-intensité. Chaque source de sur-intensité, liéeprincipalement à l’apparition d’un court circuit, doit être protégée par l’emploi :

• De sections de conducteurs adaptées

• De protections de sur-intensité adaptées (fusibles ou disjoncteurs, en fonction dessections de conducteurs)

• Mise en place au plus près des sources de sur-intensités.

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On mettra en place des dispositifs assurant les fonctions de protection :

• Du coté courant continu contre :• - Les court-circuits du champ photovoltaïque• - Les court circuits du parc de stockage, dans le cadre d’une installation secourue• - Il est recommandé d’utiliser des câbles doublement isolés

• Du coté courant alternatif contre :• - Les court-circuits en sortie d’onduleur (il est nécessaire de connaître la puissance de

court-circuit et la réponse en courant de court-circuit de l’onduleur)• - Les court-circuits du réseau (il est nécessaire de connaître la puissance de court-

circuit du réseau).

3.2. SCHÉMA DE RACCORDEMENT AU RÉSEAU

En matière de raccordement au réseau, l’arrêté ministériel du 21 juin 1997 relatif auxconditions techniques de raccordement au réseau public des générateurs de pro d u c t i o nautonome d’énergie électrique de moins de 1 MW et la norme NFC 14-100 relative aubranchement à basse tension représentent les dispositions réglementaires en vigueur. Celles-ci font l’objet de discussions et seront sans doute amenées à évoluer dans le temps.

Selon ces dispositions, le schéma de raccordement desgénérateurs photovoltaïques au réseau, officiellement admisdans le cadre du contrat du 30 décembre 1999, est basé sur le principe de la vente au distributeur de l’énerg i ephotovoltaïque excédentaire par rapport à la consommation duproducteur.

Le générateur photovoltaïque est connecté au niveau del’installation électrique intérieure du bâtiment, l’excédent d’énerg i ep roduit étant injecté dans le réseau de distribution. Deuxcompteurs (C1 et C2) tête bêche situés dans la concessionp e rmettent de comptabiliser l’énergie achetée (C2) et vendue parle distributeur (C1).

De nouveaux contrats d’achat sont à l’étude pour prendreen compte les nouvelles dispositions de l’arrêté du13/03/2002. Le schéma de raccordement sera alorsconforme à ces contrats et à leurs annexes techniques.

3.3. FONCTION DE DÉCOUPLAGE DU RÉSEAU

L’objectif de la fonction de découplage du réseau est de :

• Eviter d’alimenter un défaut ou de laisser sous tension un ouvrage en défaut

• Eviter d’alimenter les autres installations raccordées au réseau à une tension ouune fréquence anormale

• Permettre les ré-enclenchements automatiques des ouvrages du réseau

La fonction de découplage du réseau est définie dans les textes de lois suivants :

• Article 7 de l’annexe technique à l’arrêté du 21 juillet 1997

• Conditions techniques du contrat d’achat par EDF de l’énergie photovoltaïquelivrée en basse tension (réf. 99-06 BT- EnR)

Figure 24 : schéma de raccordement desgénérateurs photo-

voltaïques au réseau

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Norme Description

EN 50160 Compatibilité électromagnétique (EMC) - Général

IEC 60255 Relais électriques

VDE DIN 0126 Dispositif de découplage automatique pour les générateurs photovoltaïques de

puissance nominale inférieure ou égale à 4,6 kW et branchement monophasé au

réseau public à basse tension à l’aide d’un onduleur

NF EN 50160 Caractéristiques de la tension fournie par les réseaux publics de distribution

En pratique pour la généralité des installations raccordées au réseau public dedistribution et comportant des moyens de production, la fonction de découplage du réseauest assurée par des relais de mesure indépendants (type 2.1 ou 2.2 cf. tableau 7). Leursituation, schéma de câblage et nomenclature sont soumis à l’approbation préalable dudistributeur par le concepteur du générateur de production. Le système ainsi constitué estréglé et vérifié in situ (calibrage sur place) par le service local de distribution avant toutcouplage au réseau du moyen de production. Les réglages mis en œuvre sont rendusinaccessibles à l’utilisateur.

Dans le cas des générateurs de faible puissance, la mise en place de relais de ce typepeut s’avérer assez coûteuse du fait des études part i c u l i è res et travaux qu’elle implique et del ’ i n t e rvention de réglage et vérification du service local de distribution. Pour affranchir de cesd i fficultés les générateurs photovoltaïques de faible puissance, il est admis, pour les onduleursdont la puissance ne dépasse pas 5 kVA, que cette fonction de découplage soit assurée parun dispositif incorporé à l’onduleur. Seule la norme allemande DIN VDE 0126 est aujourd ’ h u ireconnue mais d’autres standards commencent à être proposés qui pourraient perm e t t re derevoir à la baisse les contraintes imposées par cette norme (cf. encadré 5).

En résumé, trois types de protections sont actuellement reconnus pour lesgénérateurs photovoltaïques de faible puissance raccordés au réseau public à bassetension, leurs paramètres principaux sont résumés dans le tableau suivant.

Tableau 7 : paramètres principaux des trois types de protection actuellement reconnus

Tableau 6 : normes de protection du réseau

* : détection instantanée signifie que le dispositif est capable de détecter des évènements persistants dépassant 200 ms tout en laissant passer desévènements aléatoires ne dépassant pas une durée de 60 ms, la déconnexion proprement dite devant alors se faire en moins de 20 ms.

** : La précision demandée sur la mesure de tension et de fréquence pour la déconnexion est de 2 %

Le tableau suivant récapitule les normes en vigueur relatives à la protection du réseau.

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Il est à noter que la fonction de découplage du réseau nécessaire à toutgénérateur raccordé à un réseau de distribution à basse tension et comportant un moyende production d’énergie électrique présente par principe une sensibilité aux plus petitesdes perturbations affectant le réseau. En pratique, tout écart d’un paramètre surveillé (enparticulier de tension) se traduit par un arrêt momentané de production sous la formed’un découplage suivi d’un re-couplage dès retour des conditions normales. Ces cyclesde découplage-re-couplage ne sont généralement pas accompagnés de coupured’alimentation ou de dysfonctionnement des équipements domestiques qui, pour laplupart, présentent une immunité aux légères perturbations de la tension. En revanche,elle entraîne une perte de productible de l’installation photovoltaïque difficile à quantifier.

Dans le cadre du programme français, il conviendra de faire la preuve que lessystèmes de protection installés réalisent les fonctions de sécurité exigées et soientconformes aux dispositions réglementant la réalisation des installations intérieures, lesconditions de raccordement au réseau public de distribution et les conditions ouvrantdroit à l’exercice de l’obligation d’achat de l’électricité produite par les énergiesrenouvelables (décrets, arrêts, contrats d’achat publiés ou à l’étude)…

Encadré 5 : Méthodes de détection d’îlotage

On parle de détection d’îlotage lorsque les spécifications techniques de fourniture électrique ne sontplus assurées par le réseau. Outre les risques de chocs électriques que subirait un opérateur de maintenancetravaillant sur une branche BT découplée du réseau électrique de distribution mais maintenue sous tension parun générateur raccordé, les conséquences néfastes concernent :

• Les appareils qui fonctionnent en dehors de leurs plages spécifiées de fonctionnement et quis’exposent à des défaillances précoces

• L’alimentation maintenue d’un défaut par le générateur PV

En ce qui concerne le risque de choc électrique, une étude récente menée par l’AIE [11] a concluque le risque d’électrocution n’est pas significativement augmenté par le couplage d’un générateurphotovoltaïque raccordé au réseau. Néanmoins cette étude ne permet pas de s’affranchir des fonctions deprotection à réaliser.

L’analyse des diff é rentes pratiques européennes et mondiales [20] (USA, Japon, Allemagne) montrequ’il n’y a pas uniformité de traitement de ce cas de figure pour les générateurs photovoltaïques. Il existe den o m b reuses méthodes de détection d’îlotage. Les plus simples sont des méthodes dites “ passives ” basées surun suivi de la tension et de la fréquence du réseau. Les plus complexes mettent en œuvre des méthodesredondantes et des principes de détection dits “ actifs ” basés sur l’injection d’impulsions sur le réseau et lam e s u re de la réponse (méthode dite de mesure d’impédance par exemple : cas de la norme DIN VDE 0126).

La difficulté réside dans le fait que la détection d’îlotage couvre les deux aspects de la sécurité del’installation intérieure, et, de la fonction de découplage du réseau, qui peuvent être abordés de manièreindépendante.

La situation de la France, peu impliquée jusqu’à présent dans la connexion au réseau de générateursphotovoltaïques est la suivante. La norme allemande DIN VDE 0126, semble convenir en terme defonctionnalités, tant pour la protection des installations intérieures que pour la fonction de découplage duréseau. Mais, d’une part proposée par un nombre réduit de fabricants, son bon fonctionnement estcontroversé, il est nécessaire de confirmer son bon fonctionnement sur le réseau français. D’autre part, lerecours à un principe de détection dit “ actif ” est largement remis en question sur le plan international dèsque le nombre d’onduleurs connectés en parallèle devient important. Le seuil d’acceptabilité annoncé par lesconstructeurs concernés devra être confirmé par l’observation du bon fonctionnement des premiersgénérateurs comportant plusieurs onduleurs homologués DIN VDE 0126. De nouvelles normes apparaissentdans les pays européens, qui vont à l’encontre de la DIN VDE 0126. Citons, par exemple, la norme anglaiseG77, ainsi qu’un projet de norme hollandais.

35

3.4. PROTECTION CONTRE LA FOUDRE

Le générateur photovoltaïque doit être protégé autant que possible des effetsdirects (impact sur la construction) et induits (impact au sol, surtension véhiculée par leréseau électrique ou téléphonique par exemple) liés à un impact de foudre. La non priseen compte des probabilités de foudre peut engendrer des dégats importants sur uneinstallation photovoltaïque. Les installations couplées au réseau sont plus sensibles auxphénomènes de foudre que les installations autonomes car le réseau peut transmettre lessurtensions induites par les impacts de foudre avoisinants.

Il importe de bien prendre en compte le risque foudre dès la conception d’uneinstallation. Le risque foudre dépend :

• De la localisation de l’installation

• Des risques spécifiques à l’environnement de l’installation

• De la sensibilité du matériel à protéger

La réglementation contre la foudre impose la mise en place de dispositifsspécifiques pour les deux cas suivants qui peuvent concerner les installationsphotovoltaïques :

• Les établissements recevant du public : arrêté du 16/09/59, modifié par lerèglement du 25/06/80

• Les immeubles de grande hauteur à usage de bureau : décret 67-1063 du06/12/67, modifié par l’arrêté du 18/10/77

Les normes se rapportant aux surtensions et à la foudre applicables auxinstallations basse tension sont les suivantes :

Norme générique Description

NFC 15100 Installations électriques basse tension

NFC 15100-44 Protection contre les surtensions

NFC 15100-53 Surintensités et surtensions

NFC 15100-54 Mise à la terre

NFC 15100-60 Vérification et entretien des installations

NFC 17100 Protection des structures contre la foudre

NFC 17102 Protection des structures et des zones ouvertes contre la foudre par paratonnerre àdispositif d’amorçage

NFC 61740 Parafoudre pour installations basse tension

IEC 61173 Protection de surtension pour générateurs photovoltaïques

IEC 61024-1 Protection des structures contre la foudre : principes généraux

IEC 61024-1-1 Protection des structures contre la foudre : choix des niveaux de protection

IEC 61312-1 Protection contre l’impulsion électromagnétique générée par la foudre

IEC 61622 Evaluation des risques de dommages liés à la foudre

IEC 61643-11 Parafoudres basse tension

IEC 61643-12 Guide d’installation des parafoudres basse tension

IEC 60364 Installation électrique des bâtiments

Tableau 8 : normes relatives à la protection foudre et surtension

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Le lecteur pourra utilement se reporter aux deux références suivantes :

• Guide UTE C15-443 : protection des installations électriques basse tensioncontre les surtensions d’origine atmosphérique

• Guide ADEME : protection contre les effets de la foudre dans les installationsfaisant appel aux énergies renouvelables, G. Moine. [13] qui donne desrecommandations qui sont présentées dans la troisième partie de ce guide.

Encadré 6 : Niveau Kéraunique

"Le nombre de jour par an où le tonner re a été entendu"défini la notion de "niveau kéraunique".

En France, le niveau kéraunique moyen est de 20 (30 dans lesmontagnes : Alpes, Massif Central, Pyrénées, et inférieur à 15dans les régions côtières : Normandie, Bretagne). Dans d’autre srégions du monde il peut être considérable : 100 en Floride,180 en Afrique du Sud ou en Indonésie. Une autre notionp e rmet de quantifier plus précisément l’effet de la foudre : c’estla notion de « densité de coup de foudre ». En France cettedensité est de 1 à 3 par km2 et par an.

Les dispositifs de protection contre la foudre font l’objet de lanorme NFC 17-100.

Figure 25 : nombre d’impacts de foudre en France en moyenne annuelle

Tableau 9 : caractéristiques d’un choc foudre

Ce tableau est à prendre en compte pour dimensionner les types et calibres des dispositifs de protectionfoudre. Pour plus d’information, Météo-France propose un grand nombre de services concernant l’évaluationdu risque foudre (ERF)

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4

Il conviendra de sélectionner des matériels compatibles avec ces normes, etpossédant un marquage « CE » dans le cadre de la directive européenne.

CONDITIONS TECHNIQUES POUR L’INTÉGRATION AU BÂTIMENT

4.1. NORMALISATION ET RÉGLEMENTATION EN MATIÈRE D’INTÉGRATION

En matière d’intégration architecturale, la réglementation est régie par des textes delois et un ensemble de documents techniques unifiés qui sont rappelés dans ce paragraphe.

• Décret n° 91-461 du 14 mai 1991 relatif à la prévention du risque sismique

• J.O. du 17 mai 1991

• Décret n° 88-1056 du 14 novembre 1988 pris pour l’exécution desdispositions du livre II du code du travail (titre III : Hygiène, sécurité et conditionsde travail) en ce qui concerne la protection des travailleurs dans lesétablissements qui mettent en œuvre des courants électriques, modifié par ledécret n° 95-608 du 6 mai 1995

• J.O. des 24 novembre 1988 et 7 mai 1995

• Décret n° 65-48 du 8 janvier 1965 portant règlement d’administration publiquepour l’exécution des dispositions du livre II du Code du Travail (titre II : Hygièneet sécurité des travailleurs) en ce qui concerne les mesures particulières deprotection et de salubrité applicables aux établissements dont le personnelexécute des travaux du bâtiment, des travaux publics et tous autres travauxconcernant les immeubles. modifié et complété par les décrets n° 81-989 du30 octobre 1981, n° 92-767 du 29 juillet 1992, n° 93-41 du 11 janvier1993, n° 94-1217 du 29 décembre 1994, n° 95-608 du 6 mai 1995

3.5. COMPATIBILITÉ ÉLECTROMAGNÉTIQUE

La réglementation en vigueur se base sur la directive européenne 89/336/CCEqui traite de la compatibilité électromagnétique et intègre les normes suivantes :

Norme générique Description

CEI 61000 Compatibilité électromagnétique : généralités

NF EN 50-081 Normes génériques d’émission pour environnements résidentiels, commerciaux ouindustriels

NF EN 50-082 Normes génériques d’immunité pour environnements résidentiels, commerciaux ouindustriels

NF EN 50091-2 Exigences CEM pour ASI

NF EN 60555 Définition des harmoniques, inter-harmoniques et flicker

NF EN 61038 Exigences CEM pour relais temporels de contrôle de charge ou de tarification

NF EN 61131 Exigences CEM pour contrôleurs programmables

NF EN 61547 Exigences CEM pour équipements de protection foudre

NF EN 60269 Exigences CEM pour fusibles basse tension

NF EN 60521 Exigences CEM pour watt-mètres alternatifs

Tableau 10 : normes CEM

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• J.O. des 20 janvier 1965 (rectificatif J.O. du 4 février 1965), 5 novembre 1981,7 août 1992, 13 janvier 1993, 31 décembre 1994, 7 mai 1995.

• Décret n° 75-848 du 26 août 1975 relatif à la sécurité des personnes, desanimaux et des biens lors de l’emploi de matériels électriques destinés à êtreemployés dans certaines limites de tension, modifié par le décret n° 81-1237 du30 décembre 1981

• J.O. des 12 septembre 1975 (rect. JO du 21 janvier 1976), 10 janvier 1982

• Avis relatif à l’application du décret n° 75-848 du 26 août 1975, modifié parle décret n° 81-1237 du 30 décembre 1981, relatif à la sécurité despersonnes, des animaux et des biens lors de l’emploi de matériels électriquesdestinés à être employés dans certaines limites de tension

• J.O. du 2 avril 1995

• Sécurité contre l’incendie : établissements recevant du public (ERP) : textesgénéraux. Direction des Journaux Officiels, Brochure n. 1477-1, 1993

• Immeubles de grande hauteur. Sécurité contre l’incendie. Direction des JournauxOfficiels, brochure n. 1536, septembre 1993

• Sécurité contre l’incendie. Tome 1 : Prévention générale des risques. Texteslégislatifs et réglementaires. Direction des Journaux Officiels, brochure n. 1540,janvier 1992

• Sécurité contre l’incendie. Bâtiments d’habitation. Texte réglementaire avecillustrations. Direction des Journaux Officiels, bro c h u re n. 1603, septembre 1989

Le tableau suivant liste les documents techniques unifiés qui peuvent être utilisésdans le cadre des installations photovoltaïques. Ils sont connus de la plupart desprofessionnels du bâtiment et sont donnés à titre de référence.

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Référence Titre

DTU 33.1 Façades légères (à paraître)

DTU 39 Miroiterie vitrerie. Cahier des clauses techniques (NF P 78-201-1). Cahier des clausesspéciales (NF P 78-201-2).- Mai 1993

DTU 40.11 Couverture en ardoises. Cahier des charges (NF P 32-201-1). Cahier des clausesspéciales (NF P 32-201-2). Mai 1993

DTU 40.12 Couverture en ardoises d’amiante-ciment. Cahier des clauses techniques(NF P 33-202-1). Cahier des clauses spéciales (NF P 33-202-2). Mai 1993

DTU 40.14 Couverture en bardeaux bitumés. Cahier des clauses techniques (NF P 39-201-1).Cahier des clauses spéciales (NF P 39-201-2). Mai 1993

DTU 40.21 Couverture en tuiles de terre cuite à emboîtement ou à glissement. Cahier des charges.Cahier des clauses spéciales. Juin 1979

DTU 40.22 Couverture en tuiles canal de terre cuite. Cahier des clauses techniques

(NF P 31-201-1). Cahier des clauses spéciales (NF P 31-201-2). Mai 1993

DTU 40.23 Couverture en tuiles plates de terre cuite. Cahier des charges. Cahier des clausesspéciales. Avril 1977

DTU 40.24 Couverture en tuiles en béton à glissement et à emboîtement longitudinal. Cahier descharges (NF P 31-207-1)Cahier des clauses spéciales. (NF P 31-207-2). Mai 1993

DTU 40.25 Couverture en tuiles plates en béton. Cahier des clauses techniques. Cahier des clausesspéciales. Juin 1990

DTU 40.31 Couverture en plaques ondulées d’amiante-ciment. Cahier des charges. Cahier desclauses spéciales. Novembre 1979

DTU 40.32 Couverture en plaques ondulées métalliques. Cahier des charges. Cahier des clausesspéciales. Avril 1967

DTU 40.35 Couverture en plaques nervurées issues de tôles d’acier galvanisées prélaquées ou detôles d’acier galvanisées. Cahier des clauses techniques. Cahier des clauses spéciales.Septembre 1983

DTU 40-36 Couverture en plaques nervurées d’aluminium prélaqué ou non. Cahier des clausestechniques (NF P 34-206-1). Cahier des clauses spéciales. (NF P 34-206-2).Mai 1993

DTU 43.1 Travaux d’étanchéité des toitures-terrasses avec éléments porteurs en maçonnerie.Cahier des clauses techniques (NF P 84-204-1). Cahier des clauses spéciales (NF P 84-204-2). Juillet 1994

DTU 43.2 Étanchéité des toitures avec éléments porteurs en maçonnerie de pente supérieure ouégale à 5%. Cahier des clauses techniques (NF P 84-205-1. Cahier des clausesspéciales. (NF P 84-205-2). Mai 1993

DTU 43.3 Mise en œuvre des toitures en tôles d’acier nervurées avec revêtement d’étanchéité.Cahier des clauses techniques (NF P 84-206-1). Cahier des clauses spéciales (NF P 84-206-2). Juin 1995

DTU 43.4 Toitures en éléments porteurs en bois et panneaux dérivés du bois avec revêtementsd’étanchéité. Cahier des clauses techniques (NF P 84-207-1). Cahier des clausesspéciales (NF P 84-207-2). Mai 1993

DTU 59.1 Travaux de peinture des bâtiments. Cahier des clauses techniques (NF P 74-201-1).Cahier des clauses spéciales (NF P 74-201-2). Octobre 1994. - Mémento. Novembre 1978

DTU 65.12 Réalisation des installations de capteurs solaires plans à circulation de liquide pour lechauffage et la production d’eau chaude sanitaire. Cahier des clauses techniques (NF P 50-601-1). Cahier des clauses spéciales (NF P 50-601-2). Mai 1993

DTU 95.1 Construction des immeubles devant recevoir des nacelles suspendues muesmécaniquement destinées à l’entretien et au nettoyage des façades, construction de cesnacelles et mise en œuvre. Cahier des charges (NF P 95-201). Mai 1993

Tableau 11 : documents techniques unifiés

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Le tableau suivant présente les règles de calculs en matière de construction.Tableau 12 : règles de calculs d’une construction

Référence Titre

Règles NV 65 Règles définissant les effets de la neige et du vent sur les constructions et annexes(DTU P 06-002). Paris, Eyrolles

Règles N 84 Action de la neige sur les constructions (DTU P 06-006). Août 1987

Règles PS-MI 89 Règles de construction parasismique des maisons individuelles et des bâtimentsrévisées 1992 assimilés. Domaine d’application. Conception. Exécution. (NF P 06-014) mars 1995

Règles CB 71 Règles de calcul et de conception des charpentes en bois (DTU P 21-701). Paris,Eyrolles, juin 1984

Règles CM 66 Règles de calcul des constructions en acier (DTU P 22-701). Paris, Eyrolles, décembre 1990

Règles AL Règles de conception et de calcul des charpentes en alliages d’aluminium (DTU P 22-702). juillet 1976

Règles Th-K 77 Règles de calcul des caractéristiques thermiques utiles des parois. CSTB, 1990

Le tableau suivant présente les normes internationales en vigueur en matière de construction.Tableau 13 : normes pour l’intégration à l’habitat (CSTB)

Référence Titre

NF A 36-321 Tôles et bandes en acier doux galvanisées à chaud et en continu pour formage à froid -conditions techniques de livraison

NF A 91-121 Galvanisation par immersion dans le zinc fondu (galvanisation à chaud) - produits finisen fer - acier - fonte

NF A 91-201 Revêtements métalliques et inorganiques - projection thermique - zinc, aluminium etalliage de ces métaux

NF C 15-100 Installations électriques à basse tension - Règles

NF C 57-100 Transformation directe de l’énergie solaire en énergie électrique - modules solaires pourapplications terrestres

NF C 57-101 Transformation directe de l’énergie solaire en énergie électrique - modules solaires pourapplications terrestres en milieu équatorial

NF C 57-102 Transformation directe de l’énergie solaire en énergie électrique - modules solaires pourapplications terrestres en milieu tropical

NF C 57-103 Transformation directe de l’énergie solaire en énergie électrique - modules solaires pourapplications terrestres en zone tempérée

NF P 01-012 Dimension des garde-corps. Règles de sécurité. Rampes d’escaliers.

NF P 06-001 Bases de calcul de constructions - charges d’exploitation des bâtiments

NF P 08-302 Murs extérieurs des bâtiments - Résistance aux chocs - Méthodes d’essais et critères

NF S 31-010 Caractérisation et mesurage des bruits de l’environnement - Instruction de plaintes contrele bruit dans une zone habitée

NF S 31-051 Mesure du pouvoir d’isolation acoustique des éléments de construction et de l’isolementdes immeubles - mesure en laboratoire du pouvoir d’isolation acoustique au bruit aériendes éléments de construction

NF S 31-055 Mesurage du pouvoir d’isolation acoustique des éléments de construction et del’isolement des immeubles - méthode d’investigation pour le mesurage in situ del’isolement au bruit aérien de locaux vis-à-vis des bruits de trafic routier

NF S 31-057 Vérification de la qualité acoustique des bâtiments

ISO 7599 Traitement de surface des métaux - anodisation (oxydation anodique) de l’aluminium etde ses alliages - couches anodiques sur l’aluminium - spécifications générales (A 91-450)

ISO 2813 Peintures - mesurage de la réflexion spéculaire des feuilles de peinture non métalliséeA 200, 600 et 850 (T 30-064)

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3Troisième partie

RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUESDE L’ADEME

Dans cette troisième partie, le guide propose des règles simples de miseen pratique des normes et règlements. Il rassemble l’état de l’art des professionnels du photovoltaïque. Il vise à standardiser la conception des petitesinstallations domestiques (< 5 kVA) afin de faciliter le traitement des demandeset de recueillir un retour d’expérience homogène sur des installations similaires.Pour les installations de puissance supérieure, il conviendra de suivre « l’esprit »des recommandations et d’argumenter les choix techniques. Image de l’état del’art, ce chapitre est susceptible d’évoluer dans le temps.

Cependant, l’ADEME et les auteurs de ce guide rappellent que les réglementions proposées sont données à titre indicatif et ne peuvent en aucuncas engager leur responsabilité dans la mesure où les préconisations ne peuventpas garantir un fonctionnement optimal ni une protection garantie (cas de lafoudre par exemple).

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1 RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUES POUR LE DIMENSIONNEMENTDES GÉNÉRATEURS PHOTOVOLTAÏQUES

Le dimensionnement d’un générateur photovoltaïque couplé au réseau suit les règlesgénérales de dimensionnement des systèmes photovoltaïques, en plus des règles part i-c u l i è res liées au site et/ou aux souhaits de l’utilisateur. Outre des dispositions spécifiquesà chaque type de générateur photovoltaïque, déjà présentées en pre m i è re partie, desrecommandations spécifiques sont proposées. Elles concernent les points suivants :

• Dimensionnement du champ photovoltaïque et du parc batterie

• Compromis performance/intégration

• Evaluation de la productivité de l’installation

1.1. DI M E N S I O N N E M E N T D’U N G É N É R AT E U R P H O T O V O LTA Ï Q U E C O U P L É A U R É S E A U

Les règles générales de dimensionnement et d’installation d’un systèmephotovoltaïque sont applicables qu’il s’agisse d’un générateur autonome ou bien d’ungénérateur raccordé au réseau. On rappelle les points à aborder :

• Planéité du champ photovoltaïque (ou de ses sous champs) : indiquer si cettecondition est non applicable dans le cas d’une architecture spécifique

• Dans le cas d’un générateur en sur-imposition, on laissera un espace minimumentre le niveau de face arrière des modules et l’habitation (espace à indiquerdans le cahier des charges et à justifier)

• Choix du diamètre de câble pour minimiser les pertes en lignes (on utilisera lesabaques spécifiques pour les câbles courant continu et alternatif, souple ourigide) : indiquer la longueur et la section des câbles utilisés

• Utilisation de câbles adaptés à une utilisation en extérieur (type HO7 RNF pourcâbles souples ou U 1000 R02V pour câbles rigides), l’emploi de câblesspécifiques (type multi-contact ou Shuco) peuvent être utilisés en respectant lesrecommandations de câblages liés à la protection foudre

• Utilisation de gaines de câblage résistantes aux conditions extérieures (froid, UV)

• Boîtiers de connexion et de raccordement IP 55

• Câblage en « goutte d’eau »

• Uniformité des sous champs (en tension et en courant)

• Présence ou absence de diodes anti-retour argumentée.

• Adaptation d’impédance entre champ PV et onduleur (automatique si utilisationd’un MPPT)

1.2. DIMENSIONNEMENT D’UN GÉNÉRATEUR DE SÉCURISATION

Par définition un générateur de sécurisation doit être conçu pour assurer un serviceminimum de fourniture électrique, pendant un temps limité, en cas de défaillance duréseau. Il est nécessaire de définir précisément :

• Le nombre et le type de charges secourues

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• La consommation des appareils secourus en pourcentage de la consommation totale de l’utilisateur

• Le temps pendant lequel est assuré le secours (on indiquera en particulier le tempsde re c h a rge du parc batterie par le seul champ photovoltaïque, en nombred ’ h e u res de service, à la valeur de l’ensoleillement moyen du lieu d’implantation)

La contrainte de dimensionnement imposée revient à prendre en compte une tailleminimale du parc de stockage, afin de garantir un service minimum de secours, quijustifie le financement additionnel du générateur par l’ADEME. Par ailleurs, la taille duparc batterie devra toujours être justifiée par la somme des besoins secourus.

Le choix de la valeur H = 7 est détaillé en annexe 6. Cette recommandationpourra être révisée en fonction des applications et des nouveaux besoins quiapparaîtraient sur le marché, dans des versions ultérieures du guide.

Le choix de l’onduleur est aussi, dans ce type de générateur, plus délicat que pourun générateur de connexion pure et pour un générateur autonome.

• L’onduleur doit être un onduleur mixte, capable de fonctionner en modeautonome aussi bien qu’en mode esclave de réseau

• La recherche de l’onduleur de meilleur rendement doit prévaloir au même titreque pour les générateurs PV de connexion pure, et ce dans les deux modes defonctionnement du générateur

• Le courant d’appel de l’onduleur et son auto-consommation ne doit pas conduireà une perte précoce de capacité du parc batterie

• Les dispositifs de protection de l’onduleur doivent être calculés sur la base du plusf o rt courant admissible (en particulier si celui fourni par les batteries peut serévéler plus élevé que celui fourni par les modules en connexion pure, ce qui peutse pro d u i re avec des courants d’appel de charges inductives ou capacitives).

1.3. RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUES DE DIMENSIONNEMENT

1.3.1. Champs photovoltaïques : garantie de la puissance crête installée

La puissance crête déterminée dans la phase de dimensionnement sera installéeen considérant la limite inférieure garantie des perf o rmances des modulesphotovoltaïques utilisés. Cela permet de garantir facilement la puissance crête deschamps et de favoriser la diminution des incertitudes de performances des modulesphotovoltaïques utilisés, sans pour autant trop augmenter la marge de dimensionnement.

Ainsi, si 1 kWc crête est la puissance du champ spécifiée dans le cahier descharges, et que les modules retenus sont de 100 ± 10 Wc, on se basera sur 90 Wc(100 – 10 Wc ) pour la réalisation du champ photovoltaïque. Cela revient à installer12 modules au lieu de 10, soit une puissance crête minimale garantie de 1080 Wc(pour 1000 Wc au lieu de 1200 Wc).

A ce titre, on introduit une relation entre la taille du parc de stockage etcelle du champ photovoltaïque :

C ≥ 7 Pc Avec C = Capacité du parc batteries (kW.h)

Pc = Puissance crête garantie du champ photovoltaïque (kWc)H = 7 : facteur de dimensionnement du service secouru

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1.3.2. Compromis performance/intégration

Les choix d’intégration du champ photovoltaïque en fonction des contraintesd’orientation et d’inclinaison, ainsi qu’en fonction des souhaits du client final, ne doitpas conduire à un générateur photovoltaïque dont la production est trop faible.

Avec ce principe, sont exclues en France métropolitaine, par exemple, les façadesexposées plein Est ou plein Ouest. Pour les générateurs qui sont hors spécifications, uneétude plus attentive sera menée lors de la demande de financement, sur la base del’argumentaire présenté dans le dossier.

Les performances estimées du générateur photovoltaïque, en fonction del’orientation du champ ne devront pas être inférieures aux seuils indiqués ci-dessous,par rapport à un champ PV orienté de manière optimale :

65 % pour les générateurs de France métropolitaine et de Corse80 % dans les DOM/TOM

Encadré 7 : Adéquation champ photovoltaïque / onduleur

L’accent doit être mis sur la bonne adéquation de la puissance de l’onduleur et de la puissance duchamp photovoltaïque pour garantir :

• Un fonctionnement correct sur la plage de tension du champ PV tout au long de la journée

• Un compromis optimal en terme de rendement. En particulier on privilégiera les onduleurs dont lescourbes de rendement sont les plus élevées sur une plage de taux de charge la plus large :

Figure 27 : exemples de courbes de rendement d’un onduleur

• L’évaluation du rendement global de l’onduleur peut être alors calculée conformément à la normeCEI 61683.

A titre d’exemple, une récente étude de l’Agence Internationale de l’Energie (AIE) a montré que le ratiomoyen entre la puissance de l’onduleur (exprimé en kVA) et la puissance du champ photovoltaïque était de0,75. Cela correspond à un onduleur de 750 VA pour un champ PV de 1 kWc. Un dimensionnement correctd’un générateur verra ce rapport compris entre 0,7 et 1.

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Encadré 8 : Disque solaire et performance

Le disque solaire représente en coordonnées polaires, les pertes de performances prévisibles duchamp photovoltaïque en fonction de son inclinaison et de son orientation. Pour un point donné sur le disquesolaire, le rayon représente l’inclinaison et l’angle l’orientation par rapport au Sud. Les pertes de performancessont représentées en fonction d’une échelle de couleur et indiquées en pourcentage. Un exemple de disquesolaire pour la région parisienne est illustré dans la figure suivante :

Figure 28 : compromis performance/orientation et disque solaire (Source Genec)

L’annexe 7 présente les disques solaires obtenus pour les diff é rentes régions de France et quelques DOM/TOMs.

1.3.3. Influence de paramètres spécifiques

Bien que la plupart du temps les générateurs PV raccordés au réseau électrique soientsitués dans un environnement urbain ou péri-urbain, certaines situations particulièrespeuvent nécessiter des précautions spécifiques, au même titre qu’une installation PVautonome, par exemple :

• Climatologie extrême• - Altitude : influence sur la productivité• - Froid : influence sur le choix des modules, sur la productivité• - Vent : nature des structures de supportage, influence sur la productivité• - Neige : nature des structures de supportage, influence sur la productivité• - Pollution : influence sur le choix des modules• - Salinité : influence sur la nature du câblage en extérieur, sur le choix des modules• - Foudre : présence de paratonnerres, zone à fort risque de foudre• - Zone protégée : étude d’impact• - Autres

• Situation particulière vis à vis du réseau• - Bout de ligne (distance supérieure à 800 m d’un transformateur BT)

- Zone industrielle

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Ces situations particulières doivent être signalées lors de la rédaction du cahierdes charges et traitées en conséquence.

1.3.4. Critère de productivité du générateur

Afin de pouvoir mesurer la qualité des générateurs qui seront réalisés dans lecadre du programme national français, il est nécessaire de disposer d’un outil demesure des performances globales d’un générateur. Cette mesure est complémentaire àla garantie de puissance du champ photovoltaïque. Plusieurs indices de performancesdes générateurs photovoltaïques ont été proposés. L’indice de performance retenu dansle cadre du programme national est l’un des plus utilisé : il s’agit du « ratio desperformances » (« Performance Ratio » (PR) en anglais). Il est homologué au niveauinternational dans la norme CEI 61724 et s’écrit :

Le ratio des performances est révélateur de la qualité du générateur, il vise àminimiser les pertes de productible, il dépend de nombreux facteurs sur lesquels unniveau de qualité est souhaité dans le cadre du programme national, tels que :

• La qualité du champ photovoltaïque• La qualité du câblage électrique• La qualité de l’adéquation champ photovoltaïque / onduleur• La qualité de l’interface onduleur / réseau

Il dépend aussi de facteurs qui ne peuvent être pris en compte à priori dans lecalcul des performances du système complet, ou qui sont plus difficiles à évaluer si legénérateur possède un parc de stockage. D’un point de vue simplifié, on ne considèreraque le ratio des performances de la partie connexion pure du générateur, horsdisfonctionnement du réseau. Dans le cas de générateurs spécifiques qui necorrespondent pas à ce cadre simplifié de calcul du PR, il conviendra de spécifier lemode de calcul du PR dans le cahier des charges. L’annexe 5 détaille le calcul du PRet présente quelques résultats validant la valeur du coefficient retenu ci-après.

1.4. RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUES DE RACCORDEMENT AU RÉSEAU

En attente de normes internationales homologuées spécifiques aux générateursphotovoltaïques et d’évolution de l’expérience française dans ce domaine, onprivilégiera le choix d’onduleurs avec système de protection intégré, dont le constructeurgarantit le respect des spécifications de la norme allemande DIN VDE 0126. Les pointssuivants devront aussi être couverts par la garantie du constructeur.

Le dimensionnement d’un système photovoltaïque raccordé au réseau dans lecadre du programme de l’ADEME sera réalisé de façon à ce que le PR du systèmecomplet minimal soit :

PR ≥ 0,7

PR = Esystème / (Epv. Gpgpv)Où PR = ratio des performances

Esystème = Energie moyenne annuelle prévisible du système complet (kWh)Epv = puissance du champ photovoltaïque (puissance garantie) (kWc)Gpgpv = nombre d’heures d’ensoleillement moyen annuel dans le plan du

champ photovoltaïque, équivalent à 1 kWh/m2.jour (h)

47

• Non consommation d’énergie réactive

• Injection c.c. < 5 mA• - C e rtains dispositifs de protection sont sensibles à l’existence d’un courant continu• - Si on souhaite utiliser un onduleur sans transform a t e u r, il conviendra de lui adjoindre

un dispositif de limitation d’injection de courant continu ou bien un transform a t e u rextérieur (qui peut aussi faire office de séparation de régime de neutre )

• Il est aussi demandé de mettre en place des dispositifs manuels de déconnexion

A titre d’information, la fréquence moyenne des variations de la tension selon uneévaluation menée au sein de l’UNIPEDE (UNion Internationale des Producteurs EtDistributeurs d’Electricité) est de 65 par an pour les réseaux aériens et 25 par an pourles réseaux souterrains. Pratiquement, le nombre constaté de cycles en dehors de ceuxliés aux conditions d’ensoleillement peut s’écarter de ces moyennes, du fait desconditions locales, dans un rapport de trois, voire exceptionnellement plus, dans ce casil est conseillé d’en avertir le service local de distribution

1.5. RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUES DE PROTECTION CONTRE LA FOUDRE

Le guide de protection contre les effets de la foudre dans les installations faisantappel aux énergies renouvelables [13] reconnaît deux niveaux de risques (cf. encadré 9 )pour les installations photovoltaïques et préconise des principes de protection spécifiques.

Encadré 9 : Niveau de protection foudre pour les installation PV

Le guide de protection contre les effets de la foudre dans les installations faisant appel aux énergiesrenouvelables [13] distingue deux niveaux de risques pour les installations photovoltaïques :

Tableau 14 : niveaux de protection foudreA B Titre

X X Interconnexion des masses

In=2 à 5 kA In=10 à 15 kA Varistances

X Protection étagée sur réseau aérien alternatif

X X Protection spécifique sur autres lignes extérieures (Tél...)

X Dispositif de capture (paratonnerre...)

X Blindage des câbles sensibles

Type d’installations A B

Système d’éclairage individuel

Refuge de montage X

Habitat isolé X

Relais de télécommunication X

Station de pompage X

Habitat raccordé au réseau X

Système hybride éolien/PV X

Et propose les niveaux de protection suivants en fonction des types d’installations photovoltaïques

Tableau 15 : niveaux de protection des installations PV

48

Le présent guide reprend le principe de protection pour les installations raccordéesau réseau électrique qui sont classées en risque moyen. Cette protection recommandela mise en place des dispositions suivantes :

• Interconnexion des masses par conducteur cuivre 25 mm2

• Mise à la terre des masses unique

• Interconnexion avec dispositifs d’écoulement du courant lors d’impacts directs (siexistant) : descente de paratonnerre, fils tendus, etc.)

• Câblage champ photovoltaïque flottant (non relié à la terre : attention au régimede neutre)

• Contrôleur permanent d’isolement (généralement intégré à l’onduleur)

• Liaison champ photovoltaïque/onduleur avec liaison renforcée

• Limitation des surfaces offertes des boucles de câblage au rayonnementélectromagnétique (cf. encadré 10)

• Parafoudres bipolaires sur circuit courant continu (type varistances à oxyde dezinc avec déconnexion thermique intégrée, entre polarités et terre)- au plus près des modules (si la distance champ PV - onduleur > 10 m)

• - en entrée de l’onduleur

• Parafoudres sur circuit alternatif (type modulaires pour régime TT à fort pouvoird’écoulement sur réseau de distribution) entre phases et terre

• - En sortie c.a. d’onduleur• - Au tableau de distribution de l’installation intérieure (optionnel).

Le schéma de principe général d’un générateur de connexion pure avec sesprotections foudre peut être le suivant :

Figure 29 : schéma de protection foudre(certaines protections peuvent être internes à l’onduleur)

Protection foudr eType varistance

Installationintérieure

Disjoncteurdifférentiel

abonné

Disjoncteurdifférentiel

installation PV

Contrôleurpermanentd’isolement

Interrupteursectionneur DC

Onduleur

Champ photovoltaïque

Réseau

Tableau abonné

49

Encadré 10 : Précautions de câblage

Le guide de protection contre les effets de la foudre dans les installations faisant appel aux énergiesrenouvelables [13] rappelle que le câblage d’une installation joue un rôle majeur dans la protection contreles surtensions et surintensités liées à la foudre. Il convient, de manière générale de limiter, autant que fairese peut, les boucles de câblage (conducteurs de phase, de protection ou masse). A titre d’exemples, lesfigures 30 à 32 rappellent les principes d’un câblage recommandé pour le champ photovoltaïque.

Figure 30 : mauvais câblage : boucle induite entre polarités

Figure 31 : mauvais câblage : boucle induite entre une polarité et la masse

Figure 32 : bon câblage : limitation des aires de boucles induites

50

2 RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUES POURL’INTÉGRATION AU BÂTIMENT

Dans le cadre du programme national photovoltaïque de l’ADEME, lesconditions d’intégration donnant droit aux subventions sont les suivantes :

Tableau 16 : conditions de co-financement des générateurs PV en fonction de leur intégration au bâti

Réhabilitation Construction neuve

France Type C1 : sur-imposition Type C2 : intégration

Type C2 : intégration

Corse Type C1 : sur-imposition Type C1 : sur-imposition

DOM/TOM Type C2 : intégration Type C2 : intégration

De plus, ne seront admis que les générateurs qui seront implantés sur unbâtiment. Les générateurs typiques en terrasse au sol ne bénéficieront pas des aidesde ce programme.

2.1. RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUES EN MATIÈRE D’INTÉGRATION

A ce jour, il n’existe pas de réglementation spécifique pour la mise en œuvre decapteurs intégrés au cadre bâti. Les réalisations devront donc suivre les règles existantesen matière de dispositifs photovoltaïques et d’enveloppe du bâtiment : l’utilisation desmodules photovoltaïques dans l’industrie du bâtiment est aujourd’hui difficile en France,du fait de l’inexistence d’Avis Technique dans ce domaine. Elle est même impossibledans le cadre des marchés publics, car le module photovoltaïque n’est pas au sens dela réglementation française, considéré comme un produit verrier reconnu. A ce titre, ilne peut assurer les fonctions de clos et de couvert. Le tableau 17 récapitule pour chacundes intervenants les principes de base à respecter pour la conduite d’un projetd’installation d’un générateur photovoltaïque intégré à une construction, que celle-ci soitneuve ou réhabilitée.

51

Tableau 17 : textes réglementaires, normes, DTU et règles de calcul pour l’intégration à l’habitat (CSTB)

Les travaux sont réalisés conformément aux dispositions prévues dans les normeset DTU [par exemple pour les couvertures : P 34-205, P 34-206 (Référence DTU 40),etc., ou pour les façades légères, façades rideaux et semi-rideaux, façades panneaux :P 28-001, P 28-002 (Référence DTU 33)], les Avis Techniques, les règlesprofessionnelles, ou lorsqu’il est fait explicitement référence à certains documents [noticefabricant par exemple].

52

Utilisés comme Eléments de Remplissage (EdR), les modules photovoltaïquesdoivent être posés de telle façon que :

• Leurs chants soient protégés des intempéries et plus part i c u l i è rement de l’humidité,

• Leurs mouvements relatifs par rapport au bâti soient : - possibles dans le plan du panneau, tout en restant limités aux mouvementsdifférentiels entre bâti et EdR

- négligeables dans le plan perpendiculaire au panneau (ceci afin que les EdRne risquent pas d’être mis en charge et que les matériaux de jointoiement,introduits entre le bâti et l’élément, n’aient à subir que des mouvements trèsfaibles, compatibles avec la conservation de leur efficacité)

• Leur environnement, leur mise en œuvre, ne risquent pas d’entraîner descorrosions ou vieillissements anormaux de leurs éléments constitutifs

• L’EdR ne fasse en aucun cas fonction de bâti pour la façade ; en effet, laconception et la fabrication des EdR ne les rendent pas, à priori, aptes à servirde bâtis (par exemple, pour des fenêtres) et à encaisser les eff o rts corre s p o n d a n t s

• Leur dépose et leur remplacement éventuels soient possibles (le remplacementpeut être plus ou moins facile selon les dispositions prévues au projet). Pour êtreconsidéré comme facilement remplaçable, l’EdR doit à tout moment pouvoir êtreremplacé rapidement, ce qui implique : facilité de dépose et de pose, del’intérieur ou de l’extérieur, facilité d’approvisionnement, possibilité pour l’usagerde rétablir immédiatement, à titre provisoire, la sécurité et le confort essentiels

Les niveaux de performance et les classements d’aptitude à l’emploi des Elémentsde Remplissage sont précisés dans leurs Avis Techniques. Il appartient au Maîtred’œuvre, à partir de ces données, de choisir le type d’élément correspondant à l’emploiprévu en se référant au classement « EdR » des éléments de remplissage.

• La conception de la mise en œuvre appartient principalement aux concepteurset aux entrepreneurs de pose qui devront, entre autres, tenir compte :

- de la situation du bâtiment (exemple : bord de mer), de sa destination(exemple : ERP) de sa hauteur (exemple : IGH)

- du type de façade et en particulier de sa position par rapport aux planchers(exemple : façade-panneau, façade-rideau)

- de la nature et des caractéristiques des éléments de la façade destinés àrecevoir les EdR (exemple : nature des menuiseries, section des profilés)

- de la nature ou destination du local dont l’EdR forme une partie de la façade(exemple : locaux à forte hygrométrie)

- du type et de la nature des parties constitutives de l’EdR- et de ses diverses caractéristiques physiques (forme, dimensions, coefficientsde rigidité kr2 et kr3 et coefficient de déformabilité hygrométrique H,classement aux chocs de sécurité et aux chocs de corps durs, réaction au feudes constituants, indice C de la règle C + D, masse combustible, résistanceau feu éventuelle, sensibilité et étanchéité à l’eau et à la vapeur d’eau,durabilité, etc.

53

Tableau 18 : règles de conception et de mise en œuvre d’installations photovoltaïquesintégrées au bâtiment : cas de la surimposition

54

Tableau 19 : règles de conception et de mise en œuvre d’installations photovoltaïquesintégrées au bâtiment : cas de l’intégration complète

Dans le but de faciliter l’agrément des modules photovoltaïques, le fabriquant peutsolliciter auprès du CSTB une procédure d’Avis Technique, ou compte tenu du caractèreinnovant des techniques d’intégration à l’enveloppe des capteurs photovoltaïques, uneprocédure dite d’ATEx (Appréciation Technique d’Expérimentation) qui est la plusindiquée dans un premier temps. Cette procédure conduirait après contrôles dequelques générateurs, à faciliter la réalisation des premières opérations et se situerait enamont de l’Avis Technique, favorable à l’emploi de modules photovoltaïques enintégration complète.

55

3

L’ADEME recommande néanmoins aux fabricants de modules photovoltaïques,dans l’attente des conditions favorables à l’émergence de ce besoin d’intégration, deproposer des solutions architecturales innovantes et de faire porter leur effort sur lesaspects esthétiques et d’intégration environnementale.

2.2. RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUES POUR LE CHOIX DES DISPOSITIFS DE

FIXATION DES MODULES PHOTOVOLTAÏQUES

Il existe de nombreux modes de fixation des modules photovoltaïques, à la foisdans le cas d’intégration en sur-imposition et dans le cas d’intégration en couverture.Dans le second cas, c’est l’ensemble de la structure qui est soumis à la réglementationdes bâtiments. Dans le premier cas, il conviendra d’employer des structures de supportet des dispositifs d’assemblage qui ont bénéficié d’un premier retour d’expérience auniveau international.

Le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) tient à jour une liste dematériels agréés ou ayant fait l’objet d’une ATEx. Cette liste est publiée à titred’information sur le site web : www.cstb.fr

Le lecteur intéressé pourra utilement consulter le rapport [10] qui détaille quelquessystèmes de fixation pour modules photovoltaïques dans le cadre des réalisationseuropéennes existantes.

2.3. RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUES EN MATIÈRE DE VALORISATION DE

L’INTÉGRATION ARCHITECTURALE

La volonté de l’ADEME dans le cadre du programme national est de promouvoirla réalisation de générateurs photovoltaïques intégrés à la construction. Il est demandéaux acteurs de faire la promotion active de cette approche. Cette démarche seconcrétise par :

• Une information des utilisateurs finaux sur les possibilités d’intégration arc h i t e c t u r a l eet de combinaison des matériaux et sur leurs coûts additionnels re s p e c t i f s , afin quecelui ne soit pas déçu à posteriori de son générateur en le comparant avecd’autres plus esthétiques (cf. annexe 3)

• Une information globale sur l’existence de labels de qualité de la construction(par exemple le label Haute Qualité Environnementale HQE)

RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUES POUR LA MAÎTRISE DE L’ÉNERGIE

La philosophie générale d’utilisation des énergies renouvelables et de l’électricitésolaire photovoltaïque en particulier, doit toujours être associée à une démarche visantà la Maîtrise de la Demande d’Electricité (MDE), par l’emploi de charges peuconsommatrices et de rendement performant. Bien que pour la problématique desgénérateurs couplés au réseau, cette nécessité puisse paraître de moindre importance,il est demandé dans le cadre du programme national de l’ADEME de promouvoir unedémarche MDE. Cette démarche se concrétise par :

56

4

5

6

• une information de l’utilisateur sur les bénéfices d’une démarche MDE et surl’existence de produits répondant à ces critères. En pratique, il conviendra deremplir les tableaux de l’annexe 3 avec l’utilisateur.

RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUES EN MATIÈRE D’AUTO INSTALLATION

Dans le cadre du programme national français, L’ADEME recommande de ne pasinstaller soi-même son générateur photovoltaïque, et d’avoir recours à un professionnelpour s’assurer que les spécifications électriques et celles liées à l’intégration au bâti sontrespectées et pour permettre la prise en charge effective des garanties.

Dans le cas où l’usager choisit de réaliser lui-même son installation, il est à sacharge de payer un bureau de contrôle, ou un installateur qui s’est engagé à réaliserdes générateurs photovoltaïques selon les présentes spécifications pour s’assurer queson installation est en adéquation avec les spécifications techniques préconisées par leprésent guide. Le versement de la subvention ADEME est subordonné à la présentationdu procès verbal de contrôle de l’installation.

RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUES POUR LE RACCORDEMENTET LE COMPTAGE DE L’ÉNERGIE

Les dispositions prises devront être conformes aux futurs contrats fixant lesconditions d’achat de l’électricité produite par les énergies renouvelables. En l’absencede plus amples renseignements, cette partie n’est pas traitée dans cette version dudocument.

RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUES POUR LE SUIVI DU PRODUCTIBLE

Les trois principaux objectifs de la surveillance des générateurs sont de :

• Recenser les générateurs et faciliter le suivi du programme par les délégationsrégionales de l’ADEME

• Collecter et partager les fruits du retour d’expérience du programme nationalfrançais, par le calcul d’indicateurs de performances macroscopiques à définiravec l’ensemble des acteurs de cette industrie

• Suivre l’évolution et quantifier les améliorations apportées aux générateursphotovoltaïques raccordées au réseau

Les dispositions recommandées dans le cadre du programme national ne sont pasencore établies. Elles devront, de plus, être conformes aux futurs contrats fixant lesconditions d’achat de l’électricité produite par les énergies renouvelables. En l’absencede plus amples renseignements, cette partie n’est pas traitée dans cette version dudocument.

57

7

8

GARANTIE DE LA SATISFACTION DU CLIENT

Il est demandé aux différents intervenants de s’engager à faire tout leur possiblepour garantir un fonctionnement normal des systèmes à un prix raisonnable et pour unepériode de temps égale à la durée de garantie des équipements photovoltaïques.

De même, il est demandé de donner aux utilisateurs et aux installateurs locaux uneinformation claire et complète sur le fonctionnement des systèmes photovoltaïques defaçon à ce qu’ils puissent tirer le meilleur parti et la plus grande satisfaction de leurgénérateur en participant activement à la protection de l’environnement et qu’ilsdeviennent des relais d’information sur le photovoltaïque, les énergies renouvelables engénéral et l’efficacité énergétique.

La référence [20] propose un guide de l’usager d’une installation photovoltaïqueraccordée au réseau.

RECOMMANDATIONS SPÉCIFIQUES DE PRÉSERVATIONDE L’ENVIRONNEMENT

Il est demandé de prendre en compte autant que possible l’impact visuel etesthétique aussi bien pour les propriétaires où les utilisateurs des bâtiments que pour levoisinage et le public. Dans le cas ou elle est obligatoire, l’étude d’impact doit êtreexemplaire afin de servir de référence pour la promotion de l’électricité solairephotovoltaïque. Dans le cas où elle n’est pas obligatoire, il est recommandé de fournirune illustration ou une photographie de l’environnement du générateur photovoltaïqueen projet, afin d’en évaluer à minima l’impact visuel. L’impact sur le réseau dedistribution basse tension se fera par le suivi du productible et n’est pas à considérer àce stade.

Il est recommandé de s’assurer que les travaux de l’installation sont réalisés d’unemanière aussi respectueuse de l’environnement que l’est la technologie photovoltaïqueen réduisant les nuisances comme le bruit, la poussière ou les déchets.

Enfin, il est recommandé de s’assurer de l’entière propreté du chantier, tout au longde la réalisation du générateur, et de livrer un générateur dans un état de propretéirréprochable.

58

LISTE DES ENCADRÉS

Encadré 1 : Les avantages de la connexion au réseau.........................................................13Encadré 2 : Masque d’ombre..................................................................................15Encadré 3 : Evaluation des pertes dans un système PV connecté au réseau...................................17Encadré 4 : Comparaison des différentes architectures........................................................ 20Encadré 5 : Méthodes de détection d’îlotage..................................................................34Encadré 6 : Niveau Kéraunique............................................................................... 36Encadré 7 : Adéquation champ photovoltaïque / onduleur................................................... 44Encadré 8 : Disque solaire et performance.................................................................... 45Encadré 9 : Niveau de protection foudre pour les installation PV..............................................47Encadré 10 : Précautions de câblage......................................................................... 49

RÉFÉRENCES[1] « Photovoltaics in building : a design guide ». DTI, 1997

[2] « PV in building », Ed. James & James, 2000

[3] « Guidelines for the electrical installation of grid-connected photovoltaic systems », Novem, 1998

[4] « Five years of ENS islanding protection, what could be the next step », K. Köln, A. Grabitz, P. Kremer.17th PV conf. Munich 2001

[5] « Les applications photovoltaïques », Document ADEME, 2001

[6] « Interconnection issues of utility-intertied PV systems », Sandia NL 87/3146, J. Stevens

[7] « The Interconnection of Photovoltaic Power Systems with the Utility Grid : An Overview for utilityEngineers », SAND94-1057, Dr. Robert, H. Wills, P.E.

[8] « Prevention of islanding in grid connected photovoltaic systems », Journal of progress in photovoltaics,February 1998. M.E. Ropp, M. Begovic, A. Rohatgi.

[9] « PV systems and the NEC : Suggested practises », J. Wiles, SAND2001/0674

[10] « Analyse des différentes techniques d’intégration des générateurs photovoltaïques dans le bâtiment »,Document ADEME, 1999,

[11] « PV system installation and grid-interconnection guidelines in Selected AIE countries », Report AIE PVPST5.04 :2001, (Draft report 2001)

[12] Projet Européen Hip-Hip NNE 5/1999/430

[13] « Guide de protection contre les effets de la foudre des installations faisant appel aux énergiesrenouvelables », Document ADEME, 2001.

[14] Guide de l’installation électrique, Groupe Schneider

[15] Guide C15-402 : Alimentation sans interruption (ASI) de type statique : règles d’installation

[16] Cahier technique CT129 « protection des personnes et alimentations statiques sans coupures », Merlin Gérin

[17] CHEVALIER J.L., FILLOUX A., LYONNET C., CSTB, Service Thermique et Techniques Avancées (SophiaAntipolis), AFME (Patr.) (Valbonne).- “Les systèmes photovoltaïques dans le cadre bâti”, Cahiers duCSTB, avril 1988, livraison 288, n. 2230, 40 p, 27 réf.

[18] “Guide technique UEATc pour l’Agrément des systèmes d’isolation extérieure des façades avec enduitsminéraux”, Cahiers du CSTB, juillet août 1992, livraison 2602, n° 2602

[19] “Guide technique UEATc pour l’Agrément des vitrages extérieurs collés”, Cahiers du CSTB, mai 1993,livraison 339, n° 2655

[20] Photon magazine, mai 2002

[21] Guide PERSEUS : Guide des installations photovoltaïques raccordées au réseau électriquedestiné aux usagers

59

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : production solaire et consommation.......................................................13

F i g u re 2 : c a rte d’ensoleillement annuel de la France Métropolitaine et de la Corse (source TECSOL).......1 4

Figure 3 : illustration du masque d’ombre....................................................... .....15

Figure 4 : pertes dans un générateur photovoltaïque : diagramme de Sankey......................17

Figure 5 : schéma simplifié d’un système de connexion pure................................................... 18

Figure 6 : schéma simplifié d’un système de connexion sécurisée.............................................18

Figure 7 : schéma d’une architecture à onduleur centralisé......................................................19

Figure 8 : schéma d’une architecture à onduleurs « string »..................................................... 19

Figure 9 : schéma d’une architecture à modules alternatifs...................................................... 19

Figure 10 : schéma de système de sécurisation à fonctions séparées..........................................20

Figure 11 : schéma de système de sécurisation à onduleur « tout en un ».................................... 20

Figure 12 : schéma type à circuit unique............................................................................... 21

Figure 13 : schéma type à circuit unique avec charges prioritaires.............................................21

Figure 14 : schéma type à deux circuits indépendants............................................................. 21

Figure 15 : schéma Type C1.1 : toiture.................................................................................22

Figure 16 : schéma Type C1.2 : toiture terrasse......................................................................22

Figure 17 : schéma Type C1.3 : mur extérieur........................................................................22

Figure 18 : schéma Type C1.4 : brise-soleil...........................................................................22

Figure 19 : schéma Type C2.1 : toiture intégrée.....................................................................23

Figure 20 : schéma Type C2.2 : verrière intégrée...................................................................23

Figure 21 : schéma Type C2.3 : façade intégrée....................................................................23

Figure 22 : schéma Type C2.4 : élément de paroi..................................................................23

Figure 23 : schéma simplifié d’une ASI « off-line »................................................................... 29

Figure 24 : schéma de raccordement des générateurs photovoltaïques au réseau......................... 32

Figure 25 : nombre d’impacts de foudre en France en moyenne annuelle....................................36

Figure 27 : exemples de courbes de rendement d’un onduleur...................................................44

Figure 28 : compromis performance/orientation et disque solaire (Source Genec)........................ 45

Figure 29 : schéma de protection foudre................................................................................48

Figure 30 : mauvais câblage : boucle induite entre polarités.....................................................49

Figure 31 : mauvais câblage : boucle induite entre une polarité et la masse................................49

Figure 32 : bon câblage : limitation des aires de boucles induites............................................. 49

Figure A5.1 : productible d’un système.....................................................................................67

Figure A5.2 : coefficient de production.................................................................................... 67

60

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : a rc h i t e c t u res électriques comparées des générateurs PV raccordés au réseau..............20

Tableau 2 : types et exemples d’intégration à l’habitat des générateurs photovoltaïques

connectés au réseau.........................................................................................22

Tableau 3 : exemples de générateurs intégrés........................................................................24

Tableau 4 : n o rmes de l’industrie photovoltaïque.................................................................... 2 7

Tableau 5 : n o rmes relatives aux installations basse tension......................................................28

Tableau 6 : n o rmes de protection du réseau..........................................................................33

Tableau 7 : p a r a m è t res principaux des trois types de protection actuellement re c o n n u s . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3

Tableau 8 : n o rmes relatives à la protection foudre et surt e n s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5

Tableau 9 : caractéristiques d’un choc foudre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 3 6

Tableau 10 : n o rmes CEM...................................................................................................37

Tableau 11 : documents techniques unifiés.............................................................................. 3 9

Tableau 12 : règles de calculs d’une constru c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0

Tableau 13 : n o rmes pour l’intégration à l’habitat (CSTB)...........................................................40

Tableau 14 : niveaux de protection foudre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4 7

Tableau 15 : niveaux de protection des installations PV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7

Tableau 16 : conditions de co-financement des générateurs PV

en fonction de leur intégration au bâti..................................................................5 0

Tableau 17 : textes réglementaires, normes, DTU et règles de calcul pour l’intégration

à l’habitat (CSTB). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 5 1

Tableau 18 : règles de conception et de mise en œuvre d’installations photovoltaïques intégrées au

bâtiment : cas de la surimposition.......................................................................53

Tableau 19 : règles de conception et de mise en œuvre d’installations photovoltaïques

intégrées au bâtiment : cas de l’intégration complète..............................................54

Tableau A1.1 : trame de rédaction du guide..............................................................................62

Tableau A2.1 : fiche descriptive des installations.........................................................................63

Tableau A3.1 : données caractéristiques climatologiques..............................................................64

Tableau A3.2 : données caractéristiques de la consommation électrique.........................................64

Tableau A3.3 : données caractéristiques du type de consommation...............................................64

Tableau A3.4 : données caractéristiques du type d’intégration à l’habitat........................................65

Tableau A5.1 : définition et signification des indicateurs de perf o rmances des systèmes PV (IEC 61724)...67

Tableau A6.1 : dimensionnement du parc de stockage d’un générateur PV secouru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8

61

Annexes

Annexe 1 : Trame de rédaction du cahier des charg e sAnnexe 2 : Fiche descriptive des installationsAnnexe 3 : Fiche d’information des consommateursAnnexe 4 : A rrêté du 13/03/2002Annexe 5 : Calcul du productible et ratio des perf o rm a n c e sAnnexe 6 : Dimensionnement du parc batterieAnnexe 7 : C o m p romis perf o rmance / intégration et disques solaire s

62

ANNEXE 1 : TRAME DE RÉDACTION DU CAHIER DES CHARGES

Tableau A1.1 : trame de rédaction du guide

Légende :υ pièces à joindre obligatoirement lors de la demande de financementυ pièces à joindre à la fin de la phase de conception de l’installationυ pièces à joindre à la mise en service de l’installation

υ

υυυυ

υυυυ

υυυ

υυυ

υυυ

υυυ

υ

υυυυ

υ

υ

υ

υ

υ

63

ANNEXE 2 : FICHE DESCRIPTIVE DES INSTALLATIONSTableau A2.1 : fiche descriptive des installations

64

ANNEXE 3 : FICHE D’INFORMATION DES CONSOMMATEURS

Tableau A3.1 : données caractéristiques climatologiques

Tableau A3.2 : données caractéristiques de la consommation électrique

Tableau A3.3 : données caractéristiques du type de consommation

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Tableau A3.4 : données caractéristiques du type d’intégration à l’habitat

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ANNEXE 4 : ARRÊTÉ DU 13/03/2002

Arrêté du 13 mars 2002 fixant les conditions d’achat de l’électricitéproduite par les installations d’une puissance inférieure ou égale à 36 kV Apouvant bénéficier de l’obligation d’achat

NOR : ECOI0100648A

Le ministre de l’économie, des finances et de l’industrie et leministre délégué à l’industrie, aux petites et moyennes entreprises,au commerce, à l’artisanat et à la consommation,

Vu la loi no 2000-108 du 10 février 2000 re l at ive à lamodernisation et au développement du service public de l’électricité,notamment son article 10 ;

Vu le décret no 2000-1196 du 6 décembre 2000 fixant parcatégorie d’installations les limites de puissance des installationspouvant bénéficier de l’obligation d’achat d’électricité ;

Vu le décret no 2001-410 du 10 mai 2001 relatif aux conditionsd’achat de l’électricité produite par des producteurs bénéficiant del’obligation d’achat,notamment son article 8 ;

Vu l’avis du Conseil supérieur de l’électricité et du gaz en date du13 septembre 2001 ;

Vu l’avis de la Commission de régulation de l’électricité en datedu 18 octobre 2001,

Arrêtent :

A rt. 1e r. - Le présent arrêté fi xe les conditions d’ach at del’électricité produite par les installations d’une puissance inférieureou égale à 36 kVA entrant dans le champ d’application de l’article 10de la loi du 10 février 2000 susvisée. Il ne s’applique pas àl’électricité produite à partir de systèmes de stockage nécessitant del’énergie pour leur remplissage.

S’il existe un arrêté tarifaire particulier applicable à l’installationconcernée, le producteur a le choix entre ledit arrêté et le présentarrêté.

Art. 2. - L’installation du producteur est décrite dans le contratd’achat,qui précise ses caractéristiques principales :

1. Nombre et type de générateurs ;

2. Puissance maximale installée ;

3. Puissance active maximale de fourniture (puissance maximaleproduite par l’installation et fournie à l’acheteur) et,le cas échéant,puissance active maximale d’autoconsommation (puissancemaximale produite par l’installation et consommée par le producteurpour ses besoins propres) ;

4. Productibilité moyenne annuelle (quantité d’énergie quel’installation est susceptible de produire en moyenne sur une périoded’un an) ;

5. Fo u rn i t u re moyenne annuelle (quantité d’énergie que leproducteur est susceptible de fournir à l’acheteur en moyenne surune période d’un an) et,le cas échéant,autoconsommation moyenneannuelle (quantité d’énergie que le producteur est susceptible deconsommer pour ses besoins propres en moyenne sur une périoded’un an) ;

6. Point de livraison ;

7. Tension de livraison ;

8. Référence du contrat de fourniture d’électricité,s’il existe.

Art. 3. - La date de demande complète de contrat d’achat par leproducteur détermine les tarifs applicables à une installation. Cettedemande est considérée comme étant complète lorsqu’elle comportela copie de la lettre de notification mentionnée à l’article R. 421-12du code de l’urbanisme, l o rsqu’un permis de constru i re estnécessaire, ainsi que les éléments définis à l’article 2 du présentarrêté.

Art. 4. - Peut bénéficier d’un contrat aux tarifs définis dans leprésent article, dans la mesure où elle respecte à la date de signaturedu contrat les conditions de l’article 10 de la loi du 10 février 2000susvisée et,le cas échéant,des décrets du 6 décembre 2000 et du 10mai 2001 susvisés,une installation :

1. Mise en service pour la pre m i è re fois après la date depublication du présent arrêté. Le contrat est alors conclu pour unedurée de quinze ans à compter de la mise en service industrielle del’installation. Cette mise en service doit avoir lieu dans un délai d’unan à compter de la date de demande complète de contrat par leproducteur. En cas de dépassement de ce délai,la durée du contratest réduite d’autant ;

2. Mise en service entre la date de publication de la loi du 10février 2000 susvisée et la date de publication du présent arrêté,s’ily a accord des parties. Le contrat est alors conclu dans les six moisqui suivent la demande complète du producteur et l’échéance de cecontrat est fixée à quinze ans à compter de la mise en serviceindustrielle de l’installation.

Si le producteur est lié à l’acheteur par un contrat de fourniturepour sa consommation d’électricité, le tarif d’achat de l’énergieapplicable à l’installation et figurant dans le contrat d’achat, horstaxes, est égal au tarif de vente hors abonnement sur toute la duréedu contrat.

Si le producteur et l’acheteur ne sont pas liés par un contrat defourniture, le tarif d’achat applicable est le tarif variable, sanshorosaisonnalité et hors abonnement, que se verrait appliquer unconsommateur domestique pour une puissance souscrite égale à lapuissance maximale installée de l’installation concernée .

En cas de disparition du tarif de vente aux clients domestiquesconcerné, le tarif d’achat évoluera comme le prix moyen de venteaux clients domestiques. Un arrêté du ministre chargé de l’énergiedéfinira les références de l’indicateur à utiliser.

L’énergie susceptible d’être achetée annuellement est plafonnée àla puissance maximale installée multipliée par les valeurs suivantes :

1. 1 500 heures, pour les installations entrant dans le champd’application du 3o de l’article 2 du décret du 6 décembre 2000susvisé ;

2. 3 800 heures, pour les installations entrant dans le champd’application du 2o de l’article 2 du décret du 6 décembre 2000susvisé ;

3. 8 400 heures,pour les autres installations concernées.L’ é n e rgie produite au-delà des plafonds définis aux alinéas

précédents est rémunérée à 4,42 cEuros/kWh hors taxes.A l’issue du contrat mentionné au premier alinéa, l’installation

peut bénéficier d’un nouveau contrat d’une durée de quinze ans auxtarifs définis au présent article, dans la mesure où elle remplittoujours à cette époque les conditions de l’article 10 de la loi du 10février 2000 susvisée et, le cas échéant, des décrets du 6 décembre2000 et du 10 mai 2001 susvisés.

Art. 5. - Peut également bénéficier d’un contrat au tarif défini auprésent article, dans la mesure où elle respecte, à la date de signaturedu contrat,les conditions de l’article 10 de la loi du 10 février 2000susvisée et,le cas échéant,des décrets du 6 décembre 2000 et du 10mai 2001 susvisés, une installation n’entrant pas dans le champd’application de l’article 4 ci-dessus.

Le contrat est conclu pour une durée de quinze ans à compter desa date de signature, qui peut avoir lieu :

1o Soit à l’échéance du contrat d’achat en cours à la date depublication du présent arrêté ;

2o Soit avant l’échéance du contrat d’achat en cours à la date depublication du présent arrêté,en cas d’application de l’article 50 dela loi du 10 février 2000 susvisée ;

3o Soit, à la demande du producteur, si cette installation nebénéficie pas d’un contrat d’achat en cours à la date de publicationdu présent arrêté.

A l’issue du contrat mentionné au premier alinéa, l’installationpeut bénéficier d’un nouveau contrat d’une durée de quinze ans autarif défini au présent article, dans la mesure où elle remplit toujoursà cette époque les conditions de l’article 10 de la loi du 10 février2000 susvisée et,le cas échéant,des décrets du 6 décembre 2000 etdu 10 mai 2001 susvisés.

Le tarif d’achat de l’énergie applicable à l’installation et figurantdans le contrat d’achat,hors taxes,est fixé à 4,42 cEuros/kWh.

Art. 6. - La directrice de la demande et des marchés énergétiquesest chargée de l’exécution du présent arrêté, qui sera publié auJournal officiel de la République française .

J.O. Numéro 62 du 14 mars 2002

INDUSTRIE, PETITES ET MOYENNES ENTREPRISES,COMMERCE, ARTISANAT ET CONSOMMATION

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ANNEXE 5 : CALCUL DU PRODUCTIBLE ET RATIO DES PERFORMANCES

L’évaluation de la quantité d’électricité produite par une installation photovoltaïquedépend de nombreux facteurs. Le guide reprend la méthode normalisée la pluscommune d’évaluation des performances à l’aide d’un indicateur dénommé « ratio desperformances » (en anglais Performance Ration : PR). Cet indicateur est décrit en détailsdans la norme IEC 61724. Cette annexe présente la méthodologie de calcul et donnequelques valeurs de référence afin de justifier le choix de la valeur retenue pour ceguide. Le tableau suivant récapitule les différents ratios normalisés qui interviennent dansle calcul du ratio des performances. On donne aussi leur signification la plus répandue.

Tableau A5.1 : définition et signification des indicateurs de performances des systèmes PV (IEC 61724)

Les figures suivantes illustrent deux façons équivalentes de présenter les résultatsd’une campagne de mesure des performances d’une installation photovoltaïqueconnectée au réseau. La figure A5.1. est obtenue en traçant la quantité d’électricitéproduite en fonction de l’ensoleillement journalier, on détermine un coefficient deproduction caractéristique de chaque installation en rapportant cette énergie produite àla puissance crête du champ PV (cf. figure A5.2).

Figure A5.1 : productible d’un système Figure A5.2 : coefficient de production

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ANNEXE 6 : DIMENSIONNEMENT DU PARC BATTERIE

Le calcul du dimensionnement minimal du parc batterie est directement lié aumontant de la subvention proposée par l’ADEME dans le cadre du programme national,à savoir* :

• 4.6 €/Wc pour un système de connexion pure• 6.1 €/Wc pour un système de connexion sécurisée

Le coût marginal du service de sécurisation est donc de :• 6.1 – 4.6 = 1.5 €/Wc

Il comprend la fourniture des dispositifs suivants :• Un parc de stockage d’une capacité C (kWh) à définir,• Un dispositif électrique de gestion du parc batterie,• Des dispositifs de mise en œuvre et de réalisation adaptés (dont on supposera

que le coût est indépendant de la taille du parc de stockage, pour lesinstallations domestiques de puissance inférieure à 5 KWc).

Le surcoût de tels dispositifs est évalué à :• 150 €/kWh pour le parc de stockage (les éléments de batteries)• 30 €/kWh pour la gestion du parc de stockage et les dispositifs de réalisation

du parc batterie• 400 € pour la main d’œuvre supplémentaire (on supposera ce coût

indépendant de la taille du parc de stockage, pour les installations domestiquesde puissance inférieure à 5 KWc)

Le tableau suivant donne des ord res de grandeurs pour diff é rentes tailles d’installations

Tableau A6.1 : dimensionnement du parc de stockage d’un générateur PV secouru

Une valeur moyenne de 7 permet de proposer un service de secours sur deux jours« équivalent production solaire ». En se basant sur une consommation journalièreconstante moyenne de 3 kWh/j, ce dimensionnement conduit à des autonomies« réelles » de 2 à 13 jours selon la taille du générateur, ce qui est relativement large.

* Ce dimensionnement est susceptible d’évoluer en fonction des tarifs appliqués, en fonction du retourd’expérience acquis et de l’émergence d’un marché mieux connu.

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AN N E X E 7 : CO M P R O M I S P E R F O R M A N C E/I N T É G R AT I O N E T D I S Q U E S S O L A I R E S

Cette annexe rassemble les disques solaires calculés pour différentes localisationsen France métropolitaine, Corse et DOM/TOM.

Les coordonnées d’orientation sont données par rapport au Sud (quel que soitl’hémisphère) et repérées tous les 15 degrés. Les coordonnées d’inclinaison sontreprésentées par les cercles concentriques, représentant successivement de l’intérieurvers l’extérieur des disques solaires les inclinaisons suivantes par rapport à l’horizontal :

0 15 30 45 60 75 90 degrés d’inclinaison

70

71

72

LES IMPLANTATIONS DE L’ADEMEALSACE8, rue Adolphe Seyboth67000 STRASBOURGTél. 03 88 15 46 46Fax 03 88 15 46 47AQUITAINE6, quai de Paludate33080 BORDEAUX CEDEXTél. 05 56 33 80 00Fax 05 56 33 80 01AUVERGNE63, boulevard Berthelot63000 CLERMONT FERRANDTél. 04 73 31 52 80Fax 04 73 31 52 85BOURGOGNE10, av. Foch - BP 5156221015 DIJON CEDEXTél. 03 80 76 89 76Fax 03 80 76 89 70BRETAGNE33, Boulevard Solferino BP 19635004 RENNES CEDEXTél. 02 99 85 87 00Fax 02 99 31 44 06CENTRE22, rue d’Alsace-Lorraine45058 ORLÉANS CEDEX 1Tél. 02 38 24 00 00Fax 02 38 53 74 76CHAMPAGNE-ARDENNE116, avenue de Paris51038 CHALONS-EN-CHAMPAGNE CEDEXTél. 03 26 69 20 96Fax 03 26 65 07 63CORSE8, rue Sainte-Claire - BP 31420182 AJACCIO CEDEXTél. 04 95 51 77 00Fax 04 95 51 26 23FRANCHE-COMTE25, rue Gambetta - BP 2636725018 BESANÇON CEDEX 6Tél. 03 81 25 50 00Fax 03 81 81 87 90ILE-DE-FRANCE6/8, rue Jean Jaurès92807 PUTEAUX CEDEXTél. 01 49 01 45 47Fax 01 49 00 06 84LANGUEDOC-ROUSSILLON205, rue de l’Acropole, Le ParthénaII - Antigone 34965 MONTPELLIER cedex 2Tél. 04 67 99 89 79Fax 04 67 64 30 89LIMOUSIN38 ter, avenue de la Libération87000 LIMOGESTél. 05 55 79 39 34Fax 05 55 77 13 62

LORRAINE34, avenue André Malraux57000 METZTél. 03 87 20 02 90Fax 03 87 50 26 48MIDI-PYRENEESVoie n°5, Labège Innopole - BP 672 31319 LABÈGE CEDEXTél. 05 62 24 35 36Fax 05 62 24 34 61BASSE-NORMANDIE« Le Pentacle »Av. de Tsukuba14209 HÉROUVILLE ST-CLAIR CEDEXTél. 02 31 46 81 00Fax 02 31 46 81 01HAUTE-NORMANDIE« Les Galées du Roi »30, rue Gadeau de Kerville76100 ROUENTél. 02 35 62 24 42Fax 02 35 63 38 69NORD - PAS-DE-CALAISCentre Tertiaire de l’Arsenal20, rue du Prieuré 59500 DOUAITél. 03 27 95 89 70Fax 03 27 95 89 71PAYS DE LA LOIRE« Sigma 2000 » - 5, boulevard V.Gâche - BP 1620244262 NANTES CEDEX 02Tél. 02 40 35 68 00Fax 02 40 35 27 21PICARDIE2, rue Delpech80000 AMIENSTél. 03 22 45 18 90Fax 03 22 45 19 47POITOU-CHARENTES6, rue de l’Ancienne Comédie BP 45286011 POITIERS cedexTél. 05 49 50 12 12Fax 05 49 41 61 11PROVENCE - ALPES - COTED’AZUR2 Bd de Gabes13008 MARSEILLETél. 04 91 32 84 44Fax 04 91 32 84 66RHONE-ALPES10, rue des Émeraudes69006 LYONTél. 04 72 83 46 00Fax 04 72 83 46 26GUADELOUPEImmeuble Café Center,rue Ferdinand Forest97122 BAIE MAHAULTTél. 05 90 26 78 05Fax 05 90 26 87 15

GUYANE28, avenue Léopold Heder97300 CAYENNETél. 05 94 29 73 60Fax 05 94 30 76 69MARTINIQUE42, rue Garnier Pagès97200 FORT DE FRANCETél. 05 96 63 51 42Fax 05 96 70 60 76REUNIONParc 2000 - 3,avenue ThéodoreDrouhet - BP 38097829 LE PORT CEDEXTél. 02 62 71 11 30Fax 02 62 71 11 31NOUVELLE CALEDONIESME - BP 46598845 NOUMÉA cedexTél. 00 687 27 39 44Fax 00 687 27 23 45POLYNESIE FRANÇAISEDATBP 115 PAPEETETél. 00 689 46 84 51Fax 00 689 46 84 49SAINT-PIERRE ET MIQUELONDAF - 3, rue A. Briand BP 424497500 ST PIERRE ET MIQUELONTél. 05 08 41 33 96Fax 05 08 41 48 25

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