Le solaire photovoltaïque connaît une croissance exponentielle. Partout sur le territoire national, de nouvelles centrales émergent tandis que d’autres se renouvellent grâce au Repowering des installations. Comment fonctionnent ces centrales photovoltaïques ? Quelles sont les démarches à prévoir pour s’en équiper ?

Qu’est-ce qu’une centrale photovoltaïque ?

Définition et fonctionnement

Une centrale photovoltaïque, aussi appelée centrale solaire, ferme solaire ou station photovoltaïque, est une installation qui transforme l’énergie solaire en énergie électrique. Ces installations se composent d’une multitude de modules solaires posés sur des structures spécifiques. Ces panneaux sont constitués de cellules photovoltaïques en silicium, qui convertissent la lumière du soleil en courant électrique.

Comment l’énergie solaire est-elle transformée en énergie électrique ? Ce processus repose sur l’effet photovoltaïque. La lumière solaire est composée de photons. Ceux-ci excitent les électrons présents dans le silicium lorsqu’ils entrent en contact avec ce matériau semi-conducteur. Les électrons du silicium se déplacent alors d’une cellule photovoltaïque surchargée en électron à une autre moins chargée en électron. Ce mouvement génère un flux continu d’électricité. Pour pouvoir être utilisée dans une exploitation agricole, cette électricité est ensuite transformée en courant alternatif par des onduleurs.

💡Bon à savoir : dès 2023, Feedgy a fait le choix de proposer des panneaux solaires à hétérojonction (HJT) à ses clients. Cette technologie apporte de nombreux avantages : taux de bifacialité élevé, meilleure résistance à la dégradation, rendement énergétique plus élevé…

Les différents types de centrales photovoltaïques

Il existe plusieurs sortes de centrales solaires photovoltaïques. Le choix dépend de l’espace dont l’exploitant dispose, de son budget et de l’utilisation qu’il souhaite faire de l’électricité produite.

Les principales structures possibles sont :

• La centrale photovoltaïque au sol ou parc photovoltaïque. La centrale peut être fixe : les panneaux solaires sont alors orientés plein sud pour exploiter le maximum de lumière. Ou bien mobile (tracker) : dans ce cas, les modules photovoltaïques suivent l’orientation du soleil tout au long de la journée pour optimiser l’exposition.
• La toiture photovoltaïque. Elle consiste à placer des panneaux solaires sur la toiture existante de bâtiments résidentiels, industriels, commerciaux, logistiques ou encore des hangars et serres agricoles, si la charpente est capable de supporter le poids de l’installation.
• L’ombrière photovoltaïque ou carport solaire. On retrouve cet équipement sur des parkings ou des espaces ouverts. Il protège les véhicules des intempéries et du rayonnement du soleil, tout en produisant de l’énergie pour l’entreprise. En France, la loi n° 2023-175 du 10 mars 2023 relative à l’accélération de la production d’énergies renouvelables, dite loi APER, impose aux entreprises d’équiper leurs parkings extérieurs de plus de 10 000 m2 d’ombrières solaires sur au moins 50 % de leur surface à partir du 1er juillet 2026. Cette obligation s’appliquera aux parkings entre 1 500 m2 et 10 000 m2 à compter du 1er juillet 2028.
• La centrale flottante. Un plan d’eau (lacs, étangs, etc.) inutilisé peut accueillir ce type de structure qui permet non seulement d’optimiser l’espace mais aussi de réduire l’évaporation de l’eau.

👉 A noter que dans le cadre de l’agrivoltaïsme, il est possible de procéder à l’installation de structures spécifiques. Certains panneaux solaires peuvent être installés directement dans les exploitations agricoles. La centrale photovoltaïque ressemble alors à une centrale au sol, mais en milieu agricole. Il est également possible de placer des panneaux solaires sur la toiture de hangars ou de serres agricoles afin d’optimiser l’espace.

Où installer une centrale photovoltaïque ?

L’emplacement d’une centrale photovoltaïque est déterminant pour optimiser sa production d’énergie. En effet, le rendement des panneaux solaires peut augmenter de 2 à 15 % si l’emplacement, l’orientation et l’ensoleillement sont optimaux. Les terrains vastes et dégagés, les toitures de hangars ou les surfaces d’eau pour les centrales flottantes sont les meilleures options.

Lorsque l’on parle de centrales solaires sur toiture, il peut s’agir d’une nouvelle installation ou de la remise à niveau d’équipements existants. En effet, si la centrale photovoltaïque est en sous performance ou défaillante, il est possible de procéder à un Repowering. Cette action consiste à renouveler tout ou partie d’une unité d’énergie sur des surfaces déjà utilisées. Les anciennes infrastructures énergétiques sont alors remplacées par de nouvelles installations plus efficaces.

Pour maximiser la production d’énergie d’une centrale photovoltaïque, il est essentiel d’installer les panneaux solaires avec une inclinaison de 30 et 35 degrés par rapport à l’horizontale. Cet angle permet de capter un maximum de rayonnement solaire tout au long de l’année. Les panneaux doivent être dirigés vers le sud dans l’hémisphère nord pour une exposition maximale au soleil.

Quels sont les avantages d’une centrale photovoltaïque ?

Pour les agriculteurs et les entreprises, les centrales solaires photovoltaïques présentent de nombreux avantages :

• Réduction des factures d’énergie : l’électricité est produite sur place, ce qui permet aux propriétaires de terrains ou de locaux d’être moins dépendants des fournisseurs d’énergie et des fluctuations de prix. Les économies sur les factures d’énergie, l’accès à des aides de l’Etat et les revenus générés par la revente d’électricité garantissent un retour sur investissement à moyen terme.
• Valorisation du foncier et d’espaces inutilisés : pour les agriculteurs, le déploiement d’une centrale photovoltaïque est synonyme de diversification et de revenus complémentaires. C’est également un moyen de relancer une activité qui avait été mise de côté, sur un terrain abandonné, pollué ou en friche. Si l’on prend l’exemple de l’installation de modules photovoltaïques en toiture sur un bâtiment agricole (hangar, serre, entrepôt…), l’initiative permet à l’agriculteur de devenir producteur d’énergie, tout en préservant les surfaces agricoles de son exploitation.
• Impact environnemental positif : selon l’Ademe, le développement des panneaux photovoltaïques joue “un rôle majeur dans l’atténuation du changement climatique”. Les panneaux solaires permettent “d’éviter la consommation de combustibles fossiles et fissiles”, note l’agence dans un avis publié en 2022.

Sur l’ensemble de son cycle de vie (de la fabrication à la fin de vie d’un module), un système PV installé sur le territoire national émettrait en moyenne “entre 23 et 25 g de CO2 équivalent par kWh produit” dans le sud de la France, pour les modules les plus récents fabriqués en Chine.

Dans sa note, l’Ademe s’intéresse également au temps de retour énergétique. Concrètement, sur une période de 30 ans, le système photovoltaïque produira plus de 30 fois l’énergie dépensée tout au long de son cycle de vie.

• Quid du recyclage ? Soren, l’éco-organisme en charge de la collecte et du traitement des panneaux solaires, estime à 94 %, le taux moyen de valorisation pour un module photovoltaïque à base de silicium cristallin et avec un cadre en aluminium.

Installation d’une centrale photovoltaïque

Quelles sont les démarches pour l’installation ?

Tout d’abord, une étude de faisabilité est nécessaire pour évaluer le potentiel énergétique du site. Ensuite, les démarches administratives relatives à l’installation d’une centrale photovoltaïque incluent l’obtention des permis de construire et des autorisations d’occupation des sols pour une centrale au sol. Pour qu’un projet soit accepté, il doit respecter le plan d’urbanisme de la localité. Lorsque les autorisations sont obtenues, la conception et le dimensionnement de la centrale sont effectués par votre professionnel. Si vous validez le projet, l’installation des panneaux et des équipements auxiliaires est effectuée. Enfin, la centrale est raccordée au réseau électrique et mise en service.

Et dans le cas d’un Repowering ? Toutes les informations sont disponibles dans le livre blanc réalisé par Feedgy, en partenariat avec La France Agricole. Pour le télécharger, cliquer ici -> https://bit.ly/3AXnCjS

Le prix d’une centrale solaire

Combien coûte une centrale photovoltaïque ?

De quoi dépend le coût d’une centrale photovoltaïque ? Son prix varie en fonction :

• de la taille de l’installation (en fonction de la quantité de kWc souhaitée),
• du type de panneaux utilisés (polycristallins ou monocristallins),
• de la structure choisie (toiture, ombrières, au sol, flottante, etc.),
• des spécificités du site.

Selon un rapport de la Commission de régulation de l’énergie (CRE) parue en 2019, les coûts moyens d’investissement observés se situent aux alentours de 800 €/kWc pour les installations au sol et de 1 100 €/kWc pour les installations sur bâtiments et ombrières de parking. Les projets les plus économiques, au sol et de grande taille, avoisinent les 600 €/kWc.

Quelles sont les dispositifs d’aides disponibles ?

Pour les installations jusqu’à 100 kWc, il est possible de prétendre à la prime à l’investissement pour l’autoconsommation. Son montant dépend de la puissance de l’installation photovoltaïque. Autre mécanisme existant, le “guichet ouvert”, à savoir la vente du surplus ou de la totalité de la production d’électricité à EDF ou aux Entreprises Locales de Distribution (ELD), qui sont soumises à des Obligations d’Achat (OA), à un tarif fixe pendant 20 ans. Sont concernées les installations jusqu’à 500 kWc.

Attention, pour les puissances installées entre 0 et 100 kWc, si la production dépasse le plafond de 1600 kWh/kWc, les tarifs d’achat passent à 0,05 € / kWh. 

La rentabilité d’une centrale photovoltaïque

En tenant en compte les économies réalisées sur vos factures d’énergie et les revenus générés par la revente de l’électricité excédentaire, il est possible de calculer en combien de temps, le montant de l’investissement initial sera remboursé.

En moyenne, une centrale photovoltaïque atteint le retour sur investissement en 7 à 10 ans. Les bénéfices à long terme sont significatifs, car la durée de vie d’une centrale photovoltaïque est de 30 à 40 ans.