Toiture-terrasse à énergie solaire photovoltaïque

L’installation des panneaux photovoltaïques permet la production d’électricité propre, durable et de façon économique tout en respectant l’environnement. Cette production d’énergie est un atout conséquent pour un bâtiment.

Les principaux types de cellules photovoltaïques

Un panneau solaire est composé de cellules photovoltaïques. Ce sont ces cellules qui vont capter le rayonnement du soleil et le convertir en électricité. Cependant, il existe plusieurs technologies en fonction du processus de fabrication.

Cellules photovoltaïquesDescriptionAvantagesInconvénientsIllustration
Cellules multijonctions Elles sont obtenues par la superposition de multiples cellules aux différentes propriétés. Rendement inégalé Employé uniquement pour les applications spatiales.
Cellules en silicium monocristallin Elles sont obtenues à partir d’un bloc de silicium fondu. Meilleur rendement parmi les panneaux solaires disponibles sur le marché (environ 150 Wc/m²).
Durée de vie conséquente (jusqu’à 30 ans)
Le prix des panneaux est élevé en raison du coût de production.
Par mauvais temps, le rendement est très faible.
Cellules en silicium polycristallin Ces cellules sont composées de cristaux de tailles et de formes différentes obtenues lorsque le silicium fondu refroidi. Excellent rendement (environ 100 Wc/m²).
Coût moins élevé que pour les cellules monocristallines.
Durée de vie conséquente (jusqu’à 30 ans).
Rapport performance/prix plus intéressant.
Rendement faible sous un faible éclairement.
Cellules silicium amorphe en couche mince Elles sont obtenues avec un gaz de silicium. Elles sont de couleur grise très foncée ou marron. On les retrouve sur les objets du quotidien tels que les calculatrices et les montres solaires. Un éclaircissement faible est suffisant pour son fonctionnement.
Facile à fabriquer, elles sont moins chères.
Moins sensibles aux températures élevées.
Faible rendement (environ 60 Wc/m²). Courte durée de vie (+/- 10 ans). Leurs performances diminuent avec le temps.
Cellule sans silicium en couche mince CIS Ce sont des cellules en cuivre-indium-sélénium (CIS) se présentant sous forme de films minces. Très bon rendement.
Utilisation d’un matériau non toxique.
La construction sur un substrat flexible est possible.
Une surface plus importante est nécessaire pour obtenir les mêmes rendements que les cellules épaisses.
Cellules sans silicium en couche mince CdTe Elles sont obtenues à partir d’une couche de tellurure de cadmium. Meilleure capacité d’absorption de la lumière augmentant considérablement le rendement.
Diminution des coûts.
Utilisation de produits toxiques lors du processus de fabrication.

Implantation des panneaux solaires sur la toiture

Panneaux photovoltaïques inclinés, ensoleillés et ventilés

Avant l’installation des panneaux solaires sur votre toiture, une étude technique est indispensable. En effet, il faudra tout d’abord s’assurer que votre construction puisse supporter le poids des panneaux solaires sachant qu’il est d’environ 15 Kg par m² en moyenne. Par la suite, il faudra vérifier l’isolation de la toiture et sa résistance au tassement. Enfin, il sera également nécessaire d’étudier l’intégration des panneaux à la toiture afin de ne rien endommager et d’éviter tout risque de problème sur l’étanchéité.
Les différents points à prendre en compte pour l’implantation des panneaux solaires sont :

Inclinaison et orientation des panneaux photovoltaïques
Un ensoleillement direct des panneaux solaires permettra de capter au mieux le soleil et d’optimiser au maximum la production d’énergie. Ainsi, afin de rentabiliser au mieux votre panneau et d’obtenir le rendement maximal possible durant toute l’année, une pose et une orientation adéquates sont indispensables.
Concernant l’inclinaison, il n’est pas très déterminant pour maximiser la production d’énergie. Toutefois, afin d’optimiser l’irradiation du rayonnement direct et diffus reçu par les capteurs, une orientation plein sud et une inclinaison comprise entre 30 et 35° sont recommandées. Par contre, pour une toiture-terrasse, l’angle est relativement faible et est généralement inférieur à 10°.

L’ombrage et les panneaux photovoltaïques
L’ombre projetée sur les panneaux nuit à la production d’énergie. En effet, étant connecter en série, si l’une des cellules d’un panneau photovoltaïque se trouvait dans l’ombre, cette dernière produira un courant faible et impactera le reste des cellules. Ainsi, il est nécessaire que toutes les cellules soient exposées identiquement au rayonnement du soleil. Pour ce faire, il faut vérifier le niveau d’ombrage et organiser les panneaux de sorte que les lignes affectées par les ombres soient la plus réduites possibles.

Ventilation des panneaux photovoltaïques

Exemple de toiture à énergie solaire photovoltaïque

La température des cellules influe sur la performance des panneaux photovoltaïques. Plus la température est élevée, plus sa puissance est réduite. Ainsi, afin d’accroître son rendement, une bonne ventilation de la face arrière est nécessaire.

Avantages de la toiture-terrasse solaire photovoltaïque

  • Les panneaux solaires photovoltaïques sont écologiques (sans émission de gaz à effet de serre), recyclables et performants.
  • C’est une source d’énergie inépuisable. Ils permettent également l’optimisation de l’espace.
  • Leur utilisation procure une très bonne rentabilité et un amortissement rapide. Ils sont durables et se remboursent tous seuls à condition d’avoir un bon rendement et un bon entretien.
  • Leur installation entraîne automatiquement une augmentation de la valeur immobilière de votre construction.
  • Les systèmes de panneaux solaires photovoltaïques sont simples, robustes et faciles à installer.
  • Ce sont des systèmes fiables et stables, résistants aux intempéries, aux rayonnements UV et aux variations de température.

Inconvénients de la toiture-terrasse solaire photovoltaïque

  • Le coût de l’installation est élevé.
  • L’installation de trop de panneaux nuit à l’esthétisme de la toiture.
  • Pour entretenir la toiture, il faut tout d’abord démonter les installations solaires.
  • Le fonctionnement optimum des panneaux solaires photovoltaïques dépend de la luminosité (jour / nuit).

Pose et fixations des panneaux photovoltaïques sur une toiture terrasse

La fixation des panneaux photovoltaïques sur une toiture terrasse peut se faire par l’intermédiaire de châssis.
Pour mener à terme l’installation de vos panneaux photovoltaïque, il vous faudra suivre les étapes suivantes :

Montage du niveau des profilés

Ce sont les premiers éléments à fixer sur la toiture terrasse. Ces profilés de montage sont donc placés sous le châssis et peuvent être mis en place en 1 ou 2 couches selon l’orientation des panneaux, les charges appliquées mais également de la disposition de la structure de la toiture.

La préparation des raccords et des fixations

Pour vous permettre de gagner du temps pour la mise en place des profilés, nous vous recommandons de prémonter les raccords des profilés et les fixations des panneaux en ne les serrant que très légèrement avant toute chose.
1 : Vis à jonc
2 : Vis à tête rectangulaire
3 : Bride
4 : Rondelle plate
5 : Ecrou à rivet
6 : Membrane d’étanchéité
7 : Douille d’écartement

Détermination de la position de l’installation et des points de fixation

Par rapport aux positions des chevrons de votre toiture, vous allez commencer par déterminer et marquer la position de l’installation des premiers profilés sur votre toiture. La distance minimale par rapport aux bordures de la toiture mais également l’écartement optimale des points de fixations sont normalement indiquées par le fabriquant et devront être scrupuleusement respectées.
A travers ses informations, vous allez donc l’emplacement des points de fixations sur la toiture.


La mise en place des points de fixation

Ils existent différents types de points de fixation mais pour notre cas, nous allons opter pour des vis à jonc avec bride. Après avoir déterminé leur emplacement dans l’étape précédente, il vous suffira de les fixer correctement sur les chevrons.

Le montage de la première couche des profilés de soutien : couche inférieure

Pour cette étape, il vous faudra débuter par aligner les profilés de soutien verticaux en haut et en bas. Par la suite, vous pourrez les fixer définitivement sur les points de fixations grâce aux vis à tête rectangulaire.


Détail de la fixation d’une vis à jonc avec bride sur un chevron

Pour la fixation, la vis à jonc est à ancrer directement dans le chevron

1 : Profilé de soutien
2 : Vis à jonc
3 : Ecrou à rivet
4 : Rondelle
5 : Vis à tête rectangulaire
6 : Bride
7 : Membrane EPDM
8 : Pare-pluie
9 : Plancher de toiture en OSB
10 : Chevron
11 : Membrane d’étanchéité

Le montage de la deuxième couche des profilés de soutien : couche supérieure

Après avoir consulté le plan de montage et déterminer la position des profilés de soutien horizontaux, vous allez les placer au-dessus de la première couche des profilés de soutien et les fixer par l’intermédiaire de deux raccords de profilés.


Montage des châssis

Les châssis sont composés de 3 profilés métalliques en équerre qui devront être vissés entre eux. Leur dimension est en fonction de l’angle de surélévation que vous souhaitez mettre en œuvre.

Le montage des châssis

La distance entre deux châssis consécutifs est prédéfinie et doit être obligatoirement consultée dans la notice du fabricant dans le plan de montage avant de procéder à leur installation.
Puis, vous devrez les monter sur les profilés par l’intermédiaire de vis à tête rectangulaire en faisant très attention à respecter l’écart prédéfini.

Le montage de la bande d’entretoisement

Les entretoises sont fixées à l’arrière du châssis par l’intermédiaire d’une vis et d’un écrou. Une extrémité de l’entretoise est vissée au bord supérieur d’un châssis tandis que l’autre extrémité est fixée sur le bord inférieur de son châssis voisin.


Le montage de la couche de profilé supérieure : les profilés de montage

Après que les entretoises soient tous mis en place correctement, vous pouvez maintenant visser les profilés supérieurs sur les châssis. Vous devrez également avoir recours à des vis à tête rectangulaire pour leur fixations.

Montage des panneaux photovoltaïque

Le montage des modules

Pour finir l’installation, il vous faudra mettre en place les panneaux. Pour ce faire, vous allez les placer sur les profilés de montage et les fixer grâce à l’ensemble des éléments du haut vers le bas de d’écrou, de rondelle de serrage, de douille d’écartement, de rondelle, le tout assembler par un vis à tête rectangulaire.

Vue des panneaux fixés