L’article que j’avais rédigé en janvier 2014 sur l’intégration du photovoltaïque en toiture (sous entendu par opposition à la pose décollée ou ajoutée ou encore sur-imposée) génère, malgré les 4 années écoulées, une fréquentation de visiteurs assez étonnante. On parle ici en moyenne d’une bonne trentaine de visiteurs par semaine de manière presque non discontinue avec des bas vers une dizaine et des hauts à largement plus de cent.

Des échos variés me sont revenus en direct, mais visiblement les gens hésitent à s’afficher dans les débats techniques. Et puis, il y a quelques semaines (désolé pour le temps mis à répondre, mais un imprévu familial grave avec l’un de mes enfants a perturbé ma fragile organisation) Monsieur Jérémy Venetz s’est fendu d’un long commentaire tendant à démontrer que l’intégration n’était pas un choix aussi mauvais que ce que mon analyse cherchait à démontrer (son commentaire se trouve à la fin de l’article de 2014, soit ici).

Pour être franc, je ne suis pas convaincu par les arguments qu’il apporte, mais honnêtement un article générant à la fois un tel trafic (peut-être 10’000 lecteurs à ce jour), et dépendant fortement de l’évolution de la technique mérite une re-lecture critique de temps en temps.

Du coup, je profite du commentaire de notre visiteur et de la réponse que je souhaite lui apporter pour vous proposer une mise à jour de cet article essentiel à mes yeux dès lors que l’on veut bien mettre en relation les conséquences énergétiques, puis économiques, et enfin sociétales de contraintes légales imposées par des intérêts très (trop) partisans.

En préambule et puisque ce post sert donc de réponse au commentaire de Monsieur Venetz, il me semble approprié de signaler qu’une recherche sur internet montre qu’il apparaît comme chef de projet solaire chez Eternit, entreprise qui propose justement des solutions d’intégration. Il existe donc un certain conflit d’intérêt dans sa prise de position.

Pour démarrer, un petit rappel sur notre dépendance à une énergie abondante et bon marchée, nous en aurons besoin plus tard  :

Nous n’en sommes généralement pas conscient, mais toute notre société a été bâtie sur le principe d’une énergie quasi gratuite et illimitée.

Un certain Jean-Marc Jancovici a développé le concept d’esclave énergétique pour rendre palpable notre consommation effrénée. Vous pouvez trouver son article ici.

Et pour ceux qui veulent aller à l’essentiel, je vous propose juste l’extrait du champion du monde de cyclisme affrontant un grille-pain dans un combat dantesque.

Votre grille-pain vous battrait donc à place couture (à moins que vous ayez des cuisses encore plus impressionnantes que celles du Robert de la vidéo ci-dessus), mais imaginez juste un instant votre aspirateur ± 1’400 Watts = 2 “Roberts”, votre PC de gaming = “1 Robert”, votre cuisinière électrique = 6-7 “Roberts”, etc etc Bref, je ne sais pas comment vous trouvez encore un peu place pour votre propre lit avec cette pullulation de “Roberts” dans votre appartement.

Et encore, on ne parle ici que de votre consommation domestique, rajoutez seulement à ce qui précède votre part de consommation des infrastructures communes (pensez à l’éclairage publique, les écoles, les hôpitaux, l’entretien des routes, …) ou plus essentiel encore la disponibilité quasi illimitée de nourriture accessible sans effort dans les supermarchés et vous devez réaliser que nous usons et abusons de nos “esclaves énergétiques”.

En résumé, notre mode de vie incluant notamment toutes les prestations sociales que nous avons mises en place dépend totalement de la disponibilité d’une énergie ultra-abondante et hyper bon marchée.

Le corolaire se déduit de lui-même, chaque augmentation du coût de l’énergie va impacter notre mode de vie. Et c’est justement l’argument asséné comme une massue par les adversaires des énergies renouvelables : nous n’arriverons pas à encaisser la moindre hausse de l’énergie sans hausse du chômage, baisse des prestations sociales, ou autres diminutions de la qualité de vie. Comme vous le savez, mon blog défend justement la position que oui une transition énergétique est non seulement possible mais également indispensable pour préserver notre qualité de vie sur le long terme. Il faut toutefois laisser ceci à nos adversaires : Si on retient les mauvais choix pour le déploiement des énergies renouvelables, alors effectivement nous subirons des problèmes sociétaux potentiellement graves voir non gérables.

Ceci étant rappelé, que nous dit Monsieur Venetz (les “bullet points” seulement, merci de vous référer à son message pour le détail) ?

A. les installations intégrées se destinent prioritairement aux toitures refaites à neuf.

Bien, mais alors pourquoi toute une série de services d’urbanismes s’obstinent à vouloir imposer cette contrainte également pour des installations prévues sur des toitures existantes ???

Il est correct que la différence en terme de coût est sensiblement moindre sur un projet inclus dans une toiture conçue et faite pour la première fois (même si il reste une différence).

Par contre, l’argument sur la durée de vie se retourne contre Monsieur Venetz, car une toiture bien faite devrait durer 80-100 ans et les centrales PV ont une espérance de vie de 25 à 40 ans. Or, la reprise d’une installation intégrée alors que la technique a fortement évolué représente un vrai challenge pour ne pas dire grosse incertitude.

B. les installations intégrées profitent d’une subvention plus élevée.

Juste, mais … . Au demeurant, Monsieur Venetz a la correction d’admettre que ce différentiel de subvention ne couvre pas entièrement la différence de coût.

Maintenant, il faut être clair ! L’argent ne tombe pas du ciel ! Mais il est prélevé sur l’ensemble des citoyens et donc prélevé sur les circuits économiques avec comme résultat un coût de l’énergie plus élevé qui d’une part donne des arguments à tout ceux qui veulent freiner la transition énergétique et d’autre part, les grandes choses restant la somme des petites, impacte notre économie (pensez par ex. aux primes d’assurances maladies qui conduisent beaucoup de ménages de la classe moyenne inférieure à diminuer leurs loisirs voir pire). Un prélèvement n’est jamais indolore, il est toujours compensé ailleurs.

C. Les installations intégrées offrent une meilleure esthétique.

Subjectif ! On peut discuter pendant des heures et nous tomberons jamais d’accord, si vous aimez les blanches et moi les brunes (je parlais des bières bien sûr !), il n’y a pas d’argument factuel qui permette de trancher que l’une ou l’autre variante soit à préférer.
Vous argumentez qu’un nombre important de personnes trouve la variante intégrée plus jolie (notamment des architectes). Je peux vous répondre qu’il y a pas si longtemps les mêmes personnes ne voulaient pas entendre parler de panneaux solaires intégrés ou pas.

Les canons de l’esthétique évoluent.

Cette question de la soit disant esthétique supérieure n’en finissant pas de pourrir le débat du photovoltaïque (et en passant ralentit sa diffusion) des sondages ont été réalisés et il apparaît qu’à plus de 20 m seul un expert est capable de voir la différence entre une installation intégrée ou sur-imposée. Une association française le GPPEP (Groupement des Particuliers Producteurs d’Energie Photovoltaique) a réalisé le test suivant sur 250 personnes prises au hasard. 20 photographies d’installations sur-imposées et 20 autres intégrées étaient présentées et les personnes devaient déterminer le type de chaque installation. Le résultat parle de lui-même : moins de 10 % du public est capable de faire la différence.

D. Une installation intégrée peut produire autant qu’une installation ajoutée.

Pas d’accord !

En premier lieu, il faut savoir de quoi l’on parle : intégrée ou pseudo-intégrée.

Dans une installation intégrée, au sens où les services d’urbanisme l’entendent, l’espace résiduel entre les panneaux solaires et la toiture proprement dite est recouvert par une garniture de même nature que la ferblanterie de la toiture et ferme donc cet espace.

De plus, les mêmes services d’urbanisme s’attendent à ce que les modules solaires soit posés dans le plan même de la couverture de toiture principale.

Si ces deux contraintes sont effectivement respectées, il n’y a pas photo-finish, l’espace sous les modules solaires présente un faible volume et est clos.

Dans ce cas de figure, selon la localisation de l’installation, les températures régnantes, les conditions de vent, le type de modules installés, … le delta max d’efficience peut atteindre 50-60°C * 0.55 % soit 30 % et une moyenne de l’ordre de 20 % (le principe étant que le matin l’installation n’est pas encore monté en température de manière importante, mais que dès 11h environ un maximum de température est atteint et conservé presque intégralement jusqu’au coucher du soleil).

Si vous souhaitez l’expérimenter : lorsque vous êtes en vacances dans le sud, prenez une voiture bleue ou verte foncée, laisser la en plein soleil 30 minutes ou plus et poser la main sur le toit ! (Bon sans plaisanter cette fois, ne faites surtout pas cela, car si vous laissez la main trop longtemps vous risquez la brûlure au 2ème degrés !!).

Compter avec 15 % de perte dans ce genre d’installation semble assez raisonnable.

Une installation pseudo-intégré cherche à imiter une installation intégrée tout en dégageant des espaces de circulation d’air. On parle souvent ici d’intégration simplifiée. Ce type d’installation s’impose actuellement notamment en France vu la position des Monuments de France. Notre logiciel de calcul de rendement de centrale PV part de l’idée qu’il s’agit de ce type d’intégration lorsqu’on décoche la case “free-standing”.

Ici, nous obtenons une perte de production annuelle de 5.5 %, soit vraisemblablement des pointes de 10-12 % sur les mois les plus productifs.

Pourquoi ?

La ventilation, certes existante, ne se compare pas avec celle d’une installation décollée correctement planifiée.

Exemple d’intégration simplifiée – Source Voltoya

Dans l’exemple ci-dessus, l’installation serait donc “intégrée”, et il existe bel et bien une lame d’air, mais celle-ci est d’à peine 5 cm (moins qu’une demi hauteur de tuile) et comparable à un parcours d’obstacle, à comparer avec les 20 cm parfaitement réguliers d’une installation décollée standard. L’espace intercalaire entre les panneaux joue aussi un rôle. Dans une installation décollée, il existe un vide d’au minimum 1 cm et allant jusqu’à 2 cm selon le système de fixation entre chaque panneau, créant ainsi autant d’échappatoires pour la chaleur excessive. Dans l’exemple ci-dessus, on voit que les panneaux sont très proches d’être ajustés les uns aux autres (ce qui est d’ailleurs fréquemment le cas).

E. La durée d’un vie serait la même puisque la ventilation serait suffisante

Et bien non, la ventilation n’est pas suffisante. La preuve en un raisonnement simple : la production est péjorée d’au minimum 5 % (voir ci-dessus) dans le meilleur des cas, cette diminution provient d’une élévation supérieure de la température du panneau, dès lors le facteur de dilation thermique va s’appliquer et les efforts sur les soudures notamment (mais aussi le laminage) induit une fatigue mécanique supplémentaire, et ainsi obligatoirement un panneau intégré toutes choses restant égales par ailleurs vieillira plus vite.

Le Fraunhofer Institut en Allemagne a récemment posé l’évaluation que les panneaux solaires actuels avaient une espérance de vie de 40 ans. Cette affirmation se basait sur une configuration classique pour les allemands, c’est à dire en pose ajoutée ou libre. L’usine avec laquelle nous travaillons m’indique officieusement que les modules actuels posés en intégrés devraient tout juste pouvoir tenir 20 à 25 ans soit les termes des garanties actuelles. D’ailleurs les dites conditions de garantie spécifient très souvent ” … avec une aération suffisante … “, sous-entendu pour les modules intégrés les fabricants se gardent une porte de secours pour ne pas devoir assumer des cas de vieillissement prématuré. Potentiellement, c’est donc jusqu’à 50 % de perte !

F. Il n’y aurait pas de différence d’énergie grise entre les variantes décollées et intégrées.

Hummm.

Je peux entendre l’argument pour une installation conçue sur une toiture complètement nouvelle. Sur une toiture refaite à neuf, j’en suis déjà moins sûr, car lors de sa conception initiale l’intégration des modules n’a en principe pas été imaginée. Par contre sur une toiture existante, c’est manifestement faux. Le simple fait de déconstruire la toiture présente conduit déjà à une aberration environnementale.

Mais à mon avis le problème principal avec l’énergie grise du système doit être considéré sur son cycle de vie intégral et donc en incluant la fin de l’installation, ce qui nous amène directement au point suivant.

G. Monsieur Venetz admet que le problème de l’évolutivité et réversibilité est bien réel.

Merci à lui.

Sur ce, j’aimerais encore préciser ceci : il s’agit bien de 3 problèmes distincts dont a. maintenance, b. évolutivité et c. réversibilité.

a. La maintenance s’apparente à une loterie. Est-ce que les fabricants des composants ou des modules installés existent-ils toujours ? Et dans l’affirmative produisent-ils toujours les modèles retenus ? L’évolution technique ne s’arrête jamais, nous le savons tous. Globalement, le propriétaire d’une installation intégrée ne peut que “croiser les doigts” et espérer ne pas rencontrer une grosse difficulté car sinon cela pourrait bien signifier la fin de vie prématurée de l’installation. Dans son argumentaire, Monsieur Venetz n’a pas oublié de dire que le maître d’ouvrage d’une installation intégrée profitait d’une subvention bonifiée. Précisons alors ici que cela ne vaut pas pour la maintenance, qui coûte également proportionnellement plus cher.
b. Il ne faut pas planifier pouvoir faire évoluer une installation intégrée, ou alors à des coûts disproportionnés. L’évolution en taille (agrandissement de la centrale) correspond au cas de l’installation intégrée sur un toit existant que Monsieur Venetz lui-même considérait comme moins favorable avec en plus la difficulté de devoir déconstruire une interface d’étanchéité entre l’installation actuelle et la toiture puis garantir l’étanchéité entre l’ancienne et la nouvelle partie de la centrale. L’évolution technologique (vers des panneaux plus performants) tombe dans la catégorie de la maintenance. La probabilité que des nouveaux types de module s’adaptent sans difficulté relève de l’utopie.
c. Mais pour moi, le problème principal en lien avec cette question d’esthétique se situe toujours au niveau de cette réversibilité quasiment inexistante ou alors réellement très problématique. Si on veut préserver le bâti existant, il faudrait commencer par ne pas le déconstruire !! Dans mon article de 2014, j’annonçais un magnifique patchwork à venir d’ici une vingtaine d’année. Vu mes activités professionnelles, j’ai déjà connaissance de 2 cas de centrale PV intégrées ne fonctionnant plus dans un cas et de manière marginale dans l’autre et que les propriétaires concernés, au vu des coûts et du faible rendement économique, ne remettront pas en état.

H. Et ce dont Monsieur Venetz n’a pas parlé, les risques d’incendie accrus !

Si vous vous amusez à faire une recherche sur internet avec les mots clefs incendie et photovoltaïque, vous constaterez dans une importante majorité des cas l’implication d’installations intégrées . Il existe une bonne raison pour cela.

Si le panneau solaire chauffe, le petit boîtier à l’arrière du panneau avec les diodes peut chauffer encore bien davantage. Dans le cas d’une défectuosité, il peut même s’auto-allumer et provoquer un départ de feu via les plastiques présents. C’est ici que cela se corse et que la différence entre une installation intégrée ou décollé prend tout son sens.

Dans le cas d’une installation décollée, le plastique du boîtier brûlera certainement intégralement tandis que le tedlar de l’arrière du panneau aura tendance à charbonner. Les modules photovoltaïques appartiennent à la catégorie des matériaux difficilement combustibles, et en cas de départ de feu vont s’éteindre spontanément à la condition expresse qu’il n’existe pas un apport de chaleur extérieure. Ainsi et dès lors qu’il existe une lame d’air suffisante puis des tuiles normalement épaisses, on peut raisonnablement espérer que le dit départ de feu soit circonscrit au module solaire concerné avec encore un peu de noircissement du module voisin.

Il en va tout autrement dans le cas d’une installation intégrée qui premièrement se situe à proximité immédiate de la charpente et n’est séparée de celle-ci que par un bac d’étanchéité éventuellement en acier (très bon transporteur de la chaleur!) ou en plastique et donc potentiellement combustible ; et qui rappelons-le se trouve dans un espace confiné. Dès lors, le scénario s’écrit avec une facilité déconcertante : le module défectueux se combustionne lentement et discrètement par manque d’oxygène et allume de manière similaire la charpente proche. Ce feu rampant peut couver de nombreuses heures et lorsqu’il éclate au grand jour, il a atteint une taille conséquente garantissant des dommages substantiels au bâtiment.

Il me semble utile de le souligner, ce cas de figure peut survenir avec une installation intégrée correctement réalisée et des panneaux solaires ayant passé tout les contrôles de qualité. Il suffit par exemple qu’un coup de foudre aie légèrement endommagé l’installation mais sans la mettre hors service. Je ne connais pas les statistiques actuelles, mais nous nous situons le plus probablement à largement moins qu’un module sur 100’000 prenant feu spontanément durant sa durée de vie normale. Simplement, si cet exemplaire défectueux se trouve dans une installation décollée, nous resterons certainement dans l’anecdote. Dans le cas contraire, il existe une probabilité bien tangible que cela tourne au drame.

Juste pour la petite histoire, ce post a été rédigé durant le mois de juillet, et nous avons eu droit à un incendie de toiture photovoltaïque à peine à 25 km de chez nous et selon les images satellites, il semble bien que cette installation ait été réalisée en intégré. voir ci-dessous (ArcInfo et GoogleEarth) :

En conclusions :

Intégrer les panneaux solaires coûte, induit une baisse de production, diminue leur durée de vie, et enfin complexifie la fin de vie de l’installation. Même si on peut discuter sur les chiffres précis, on arrive tout de même à déterminer un ordre de grandeur de manière assez conservatrice, en retenant :
a. surcoût 20 % ramené à 10 %
b. perte de production 10 % ramené à 5 %
c. durée de vie réduite 50 % ramené à 30 % (de réduction donc, pas 30 % de durée vie totale)
d. surcoût sur l’évolutivité/maintenance/fin de vie 30 % ramené à 15 % (conservateur pour le moins).
e. prime d’assurance plus élevée = pour mémoire
Or voilà, si on retient en ordre de grandeur 10 cts pour le coût du courant PV décollé, on obtient au bas mot (10 / (0.9*0.95*0.7*0.85)) soit 19.65 cts et donc un quasi doublement du coût du courant produit !!! Ce sont bien les facteurs c. et d., généralement pas pris en compte à leur juste importance, qui déterminent l’essentiel de la différence.

Pour l’exprimer autrement, on parle, en chiffre absolu, d’un surcoût d’environ 10 cts, à comparer avec les prélèvements proposés pour financer les ENR de l’ordre du centime.

Lors des divers débats politiques dans notre petite Helvétie, il a souvent été argumenté qu’un prélèvement cantonal additionnel, même aussi bas que 0.5 centime (bien une moitié de centime) ! mettrait à mal l’économie et obligerait les entreprises énergivores à délocaliser. On n’ose imaginer ce que 10 centimes générerait comme conséquences.

Relisez les explications de Monsieur Jean-Marc Jancovici, elles démontrent on ne peut plus clairement que nos sociétés ne peuvent se permettre une hausse du coût de l’énergie sans devoir remettre en cause des acquis sociaux, qui semblaient pourtant gravés dans le marbre.

La conclusion finale est simple : en imposant de manière illégitime des intégrations des centrales solaires, on ralentit dramatiquement le déploiement à large échelle du photovoltaïque au détriment de notre planète et des générations futures. On le voit clairement en comparant 2 pays cherchant à imposer cette pratique presque systématiquement comme la France et la Suisse avec l’Allemagne ou même l’Angleterre, toutes deux pourtant largement moins insolées, et qui n’imposent l’intégration que de manière exceptionnelle : il n’y a pas photo-finish pour utiliser l’expression consacrée : La France (en enlevant la part des DOM-TOM) et encore plus la Suisse appartiennent aux mauvais élèves en terme de part du photovoltaïque dans le mix énergétique du pays, alors que l’Allemagne caracole dans le peloton de tête.

Laurent-David JOSPIN