PEB – Systèmes photovoltaïques

Mise à jour : juillet 2013

La réglementation en matière de performance énergétique et de climat intérieur des bâtiments (PEB) impose le calcul du niveau de consommation d'énergie primaire : le niveau E ou Ew (1). Mais un bâtiment n'est pas nécessairement qu'un consommateur d'énergie, il peut également en être le producteur et ce, par exemple, grâce à un système photovoltaïque qui exploite l'énergie solaire. Si l'on installe des panneaux photovoltaïques sur un bâtiment, comment la production d'électricité sera-t-elle prise en compte dans le calcul du niveau E ?
(1) Pour simplifier, nous parlerons de niveau E dans la suite du texte.

Principe
Réglementation PEB
Rôle de l'auteur de projet et de l'entrepreneur en charge des travaux
Recommandations
Bibliographie
Avertissement

1. Principe

La majorité des systèmes photovoltaïques (PV) injectent l'électricité qu'ils produisent dans le réseau électrique auquel ils sont raccordés. Ce type de système est traité dans la réglementation PEB.

Dans la mesure du possible, les panneaux doivent être posés dans un environnement dégagé, orientés vers le sud et avec un angle d'inclinaison de 30 °. De plus, une telle installation est sensible à toute ombre projetée par un obstacle. La moindre portion d'ombre peut fortement réduire la production d'électricité et il est donc impératif de soigneusement évaluer l'ombrage potentiel du lieu d'installation des panneaux.

Outre les panneaux qui transforment la lumière du soleil en électricité, le système se compose également d'un ou de plusieurs onduleurs qui convertissent le courant continu en courant alternatif destiné au réseau. D'autres éléments peuvent encore être ajoutés pour des raisons administratives, techniques ou de sécurité : des compteurs, des boîtes de jonction, des fusibles, des sectionneurs, des boîtes de raccordement, etc. Nous ne les détaillerons pas dans cette Infofiche, ceux-ci n'ayant pas d'impact sur la PEB.

Fig. 1 Composants d'un petit système photovoltaïque.
Fig. 1 Composants d'un petit système photovoltaïque.

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2. Réglementation PEB

2.1. Economie d'énergie primaire

Dans le calcul de la PEB, l'énergie produite par les panneaux photovoltaïques sera soustraite de l'énergie consommée par le bâtiment pour le chauffage, le refroidissement, l'eau chaude et les auxiliaires. Comme ces panneaux fournissent de l'électricité, la production de celle-ci sera multipliée par 2,5 pour tenir compte de l'énergie primaire épargnée au niveau des centrales électriques.

Une installation photovoltaïque peut influer considérablement sur le niveau E et pourrait même l'amener à zéro, voire le rendre négatif.

2.2. Calcul de la production annuelle d'électricité

La PEB permet d'estimer la production d'électricité annuelle d'un système photovoltaïque et ce, sur la base de quelques paramètres. Ces derniers portent d'une part, sur l'aspect technique de l'installation en elle-même et d'autre part, sur un éventuel ombrage.

2.2.1. Paramètres techniques

Les paramètres techniques à fournir sont au nombre de trois :

  1. la puissance de crête pour un flux d'ensoleillement de 1000 W/m², déterminée selon la norme NBN EN 60904–1 [1]

  2. la pente (inclinaison) des panneaux par rapport à l'horizontale (0 ° = pose horizontale et 90 ° = pose verticale)

  3. l'orientation des panneaux par rapport au sud (0° = sud, 90° = ouest et -90° = est).
La pente et l'orientation sont illustrées ci-dessous à la figure 2.

Fig. 2 Pente et orientation.
Fig. 2 Pente et orientation.

Le tableau 1 ci-dessous donne, pour un système sans aucun ombrage, les pentes et orientations les plus favorables pour la PEB.

Tableau 1 Production d'électricité en comparaison au cas d'une orientation sud et d'une pente de 30°.
  Pente (°)
0 15 30 45 60 75 90
Orientation Est 90 % 88 % 88 % 79 % 71 % 62 % 52 %
Sud-est 90 % 95 % 96 % 93 % 87 % 77 % 65 %
Sud 90 % 97 % 100 % 98 % 92 % 83 % 70 %
Sud-ouest 90 % 95 % 96 % 93 % 87 % 77 % 65 %
Ouest 90 % 88 % 85 % 79 % 71 % 62 % 52 %

2.2.2. Ombrage

Etant donné que l'ombre portée sur une installation photovoltaïque peut avoir une grande influence sur l'efficacité du système, la PEB impose une estimation de cette dernière.

Pour cela, il faut déterminer quatre angles. A partir du centre de l'installation photovoltaïque, on considère des droites partant dans quatre directions : en face, à gauche, à droite et vers l'arrière. Pour chaque direction, on mesure l'angle entre une ligne de référence et la ligne de vision vers l'obstacle se trouvant dans la direction concernée. Cette ligne de référence est une ligne horizontale pour l'angle vers l'avant et une ligne dans le plan des panneaux pour les autres directions.

Dans le cadre de la PEB, les différents angles concernés sont appelés (voir figure 3) :
  • angle 1 : angle d'obstruction
  • angle 2 : angle de saillie verticale
  • angle 3 : angle de saillie à gauche
  • angle 4 : ange de saillie à droite.
S'il n'y a pas d'obstacle dans la direction donnée, l'angle vaut 0°. La figure 3 donne un exemple de ces quatre angles.

Fig. 3 Angles d'ombrage.
Fig. 3 Angles d'ombrage.

L'angle d'obstruction, qui détermine l'obstacle en face des panneaux, a le plus d'impact dans le calcul de la PEB.

Fig. 4 Perte énergétique dans le cas d'un obstacle situé directement en face des panneaux.
Fig. 4 Perte énergétique dans le cas d'un obstacle situé directement en face des panneaux.

Par exemple, un angle d'obstruction de 20° réduit de 25 % l'apport énergétique par rapport à une situation sans obstacle. Or, il suffit qu'un obstacle distant d'un peu plus de 16 mètres (le toit d'une maison voisine, par exemple), et qui s'élève à 6 mètres au-dessus du centre des panneaux pour que l'angle d'obstruction atteigne 20°.

2.3. L'ombrage en PEB

Nous attirons l'attention de l'entrepreneur sur le fait que les calculs de la PEB en matière d'ombrage ne sont qu'une estimation et non pas une simulation détaillée. L'ombrage pourrait en pratique être plus défavorable parce que, par exemple, un poteau d'éclairage se situe devant les panneaux, un obstacle est présent à l'horizon qui n'est pas perpendiculaire au centre des panneaux et qui n'est donc pas considéré dans la PEB, mais qui cause tout de même un ombrage. Les cas de figure précités ne sont pas pris en compte dans l'estimation de la PEB. Il appartient donc à l'entrepreneur de faire une analyse plus poussée afin d'évaluer correctement le site d'installation.

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3. Rôle de l'auteur de projet et de l'entrepreneur en charge des travaux

L'Infofiche 48.1 donne un aperçu général des tâches de chaque partenaire de l'acte de bâtir, pour autant qu'elles soient liées à la réglementation PEB. Comme il apparaît dans ce qui précède, les différents aspects d'une installation PV ont une influence sur le niveau E. Il est donc important que l'auteur de projet décrive ces points clairement dans le cahier des charges. Vous trouverez ci-dessous des tâches plus spécifiques en lien avec cette Infofiche.

L'auteur de projet est normalement amené à :
  • choisir une installation PV selon les situations, en particulier en ce qui concerne:

    • la puissance de crête de l'installation
    • la position des panneaux (pente, orientation, ombrage)

  • déterminer les composants particuliers à installer ou communiquer les prescriptions à l'entrepreneur, éventuellement en termes de performances.
L'entrepreneur en charge des travaux est normalement amené à :
  • répondre aux prescriptions du cahier spécial des charges et des plans, ainsi qu'aux éventuelles autres exigences fixées par l'auteur de projet

  • soumettre pour approbation au maître d'ouvrage, à l'auteur de projet ainsi qu'au responsable du calcul PEB, une éventuelle solution alternative proposée par lui-même, qui permettrait de répondre à la performance énergétique minimale fixée par l'auteur de projet (voir recommandations dans le § 4)

  • informer dans les limites de sa mission et le cas échéant fournir des composants qui seront installés par d'autres entrepreneurs

  • fournir les données concernant les choix effectués lors de l'installation, les composants mis en œuvre ou les installations réalisées au responsable du calcul PEB.

4. Recommandations

L'entrepreneur peut également proposer d'autres solutions qui améliorent la qualité et/ou les performances du système, pour lesquelles les recommandations suivantes sont utiles. L'auteur de projet doit cependant approuver ces alternatives au préalable.

L'auteur de projet peut avoir défini précisément les panneaux à installer et les avoir déjà dessinés sur les plans du dossier d'exécution. Dans ce cas, l'entrepreneur suppose que l'auteur de projet a déjà choisi les paramètres techniques et a calculé les angles d'ombrage pour la PEB. Même si le calcul PEB est positif, il est important que l'entrepreneur fasse une évaluation au moyen d'une méthode détaillée pour s'assurer que l'ombrage ne va pas perturber le système. Il se pourrait en effet que l'entrepreneur remette en cause l'emplacement choisi pour cette raison. Il doit alors en informer l'auteur de projet.

Si l'installateur reçoit un cahier des charges imprécis ou incomplet, il devra faire une offre en choisissant lui-même certains paramètres techniques et/ou le lieu exact de pose des panneaux. Il peut également juger opportun de modifier certains paramètres du système photovoltaïque. La puissance crête, la pente, l'orientation et l'angle d'obstruction peuvent avoir une influence significative sur le calcul du niveau E. Par conséquent, l'installateur doit y porter une attention particulière. Nous conseillons à l'installateur d'informer rapidement l'auteur de projet de ses choix et de faire évaluer leur impact sur le niveau E.

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Bibliographie

1. Bureau de Normalisation
NBN EN 60904-1 Dispositifs photovoltaïques. Partie 1 : mesure des caractéristiques courant-tension des dispositifs photovoltaïques. Bruxelles, NBN, 2007.

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Avertissement

Les Infofiches 'PEB & Métiers' ont été établies avec le plus grand soin. Le CSTC ne peut toutefois être tenu responsable des dommages qui seraient occasionnés par l'utilisation des renseignements qui y sont repris. Seules les Régions sont compétentes pour formuler un avis sur l'interprétation des réglementations.


Département 'Acoustique, Energie et Climat', CSTC