Panneaux solaires photovoltaïques : au sol ou sur toiture ?

publié le 30/05/2024 | mis à jour le 30/05/2024 | par Aurélie Hubert

Les panneaux solaires photovoltaïques, comment ça marche ?

Au préalable, rappelons brièvement quelques éléments qu’il est essentiel d’avoir en tête avant de s’engager dans un projet de production d’électricité d’origine solaire.

Le fonctionnement des panneaux photovoltaïques

Un panneau solaire photovoltaïque utilise l’énergie issue des rayons du soleil pour produire de l’électricité. Il est composé de différentes cellules photovoltaïques qui contiennent du silicium (dans la très grande majorité des cas), un matériau semi-conducteur ayant la propriété de créer un courant électrique lorsqu’il reçoit de la lumière ou, plus précisément, des photons : d’où le terme « photovoltaïque ».

Un onduleur permet ensuite de transformer ce courant continu en courant alternatif 230 V (volts) utilisable dans la maison.

Différents types de panneaux photovoltaïques existent, les plus répandus étant les panneaux solaires monocristallins et polycristallins.

La puissance d’une centrale photovoltaïque est exprimée en kilowatts-crête (kWc). On parle de puissance crête ou encore de « puissance installée ». Il s’agit d’une valeur indicative. Dans les faits, le rendement d’un panneau solaire sera variable en fonction de différents facteurs, parmi lesquels :

• le taux d’ensoleillement de la région où l’installation est située (un même module produira plus d’électricité à Montélimar qu’à Brest) ;
• l’orientation des panneaux solaires ;
• leur inclinaison ;
• la période de production (un panneau solaire n’a pas la même productivité en hiver qu’en été).

Trois modèles économiques pour rentabiliser la pose de panneaux solaires

Bien qu’il s’agisse d’un projet relativement coûteux, il peut être rentable d’investir dans des panneaux solaires pour produire son électricité, à condition de déterminer précisément ses besoins ainsi que la façon dont l’installation sera monétisée. Trois modèles économiques sont possibles :

• l’autoconsommation seule ;
• l’autoconsommation avec vente du surplus ;
• la revente totale de la production.

L’autoconsommation seule

L’électricité issue des panneaux solaires est destinée uniquement à être consommée au sein du foyer. Lorsque celle-ci ne peut être directement utilisée au moment où elle est produite et en l’absence de batterie de stockage (système peu répandu, car relativement coûteux), elle est alors :

• injectée gratuitement dans le réseau d’électricité si l’installation y est raccordée ;
• ou perdue, dans le cas où aucun raccordement n’a été effectué (cas des sites isolés, tels qu’un chalet de montagne, par exemple).

Le choix de l’autoconsommation seule peut être rentable pour les installations à faible puissance : l’énergie produite sert à couvrir les consommations continues des occupants, telles que la VMC, le réfrigérateur, la box Internet ou encore les différents appareils en charge. Elle est aussi la seule option possible si vous optez pour un kit solaire photovoltaïque à installer vous-même.

L’autoconsommation avec vente du surplus

C’est la configuration majoritairement choisie par les producteurs particuliers : l’électricité issue des panneaux solaires est destinée en priorité à la consommation du foyer. En revanche, l’énergie produite et non consommée n’est pas perdue : elle est vendue dans le cadre du mécanisme d’obligation d’achat à EDF OA, filiale du groupe EDF (ou, dans plus rares cas, à d’autres fournisseurs tels que Enercoop, JPME ou Energie d’ici) et réinjectée dans le réseau de distribution d’électricité.

L’autoconsommation avec vente du surplus vous permet donc à la fois de réduire vos factures d’électricité et de vous assurer des gains passifs non négligeables, au tarif de rachat déterminé par la Commission de régulation de l’énergie (CRE) lors de la signature du contrat et fixé pour une durée de 20 ans. À titre indicatif, celui-ci est de 0,1301 €/kWh au second trimestre 2024 pour les installations d’une puissance inférieure ou égale à 3 kWc (installations dont la Demande complète de raccordement (DCR) a été déposée auprès d’Enedis entre le 1^er mai 2024 et le 31 juillet 2024).

La revente totale de la production d’électricité

L’électricité issue des panneaux solaires n’est pas consommée par le foyer : l’intégralité de la production est vendue à EDF OA – seul acteur habilité à acheter cette énergie dans le cas d’une revente totale – au tarif de rachat fixé par la CRE (0,1430 €/kWh au second trimestre 2024 pour les installations d’une puissance inférieure ou égale à 3 kWc).

Remarque : si l’énergie est achetée par EDF OA à un tarif plus élevé que dans le cadre d’une autoconsommation avec vente du surplus, celui-ci reste inférieur au prix du kilowattheure actuellement facturé aux particuliers par les fournisseurs d’électricité : à titre indicatif, le prix du kilowattheure du tarif réglementé de vente (ou Tarif Bleu d’EDF) est de 25,16 € TTC en mai 2024.

En outre, la revente totale de la production d’électricité ne donne pas droit à la prime à l’autoconsommation, principale aide à l’installation de panneaux solaires attribuée uniquement (et sous certains critères) aux producteurs ayant fait le choix de l’autoconsommation avec vente du surplus.

À qui confier la pose de ses panneaux solaires ?

Les projets de production d’électricité photovoltaïque sont plus ou moins complexes à mettre en œuvre selon leur dimensionnement : la pose d’un simple kit solaire plug and play (à brancher sur une prise) ou la mise en place d’une ferme solaire ne requièrent évidemment pas les mêmes compétences !

En dehors du cas particulier du kit solaire, il est vivement recommandé de confier la pose de ses panneaux photovoltaïques à un installateur qualifié ayant reçu la mention RGE (Reconnu garant de l’environnement). Ce professionnel sera en mesure de vous conseiller sur le bon dimensionnement de votre centrale solaire (nombre et puissance des panneaux) et sur ses modalités techniques (type de panneaux, pose sur le toit ou au sol, orientation et inclinaison, etc.) en tenant compte des caractéristiques de votre habitation et des différentes normes applicables.

Il saura également vous informer sur les démarches à effectuer :

• auprès de votre mairie pour obtenir une autorisation d’urbanisme (le cas échéant) ;
• auprès d’Enedis afin de raccorder les panneaux photovoltaïques au réseau d’électricité.

Par ailleurs, faire installer ses panneaux solaires par une entreprise RGE est l’une des conditions requises pour bénéficier des différentes aides financières disponibles : prime à l’autoconsommation et prime à l’intégration paysagère (notez que cette dernière concerne uniquement les installations pour lesquelles la demande complète de raccordement au réseau – ou DCR – a été effectuée avant le 6 octobre 2023, le dispositif ayant été supprimé depuis).

Zoom sur l’orientation et l’inclinaison des panneaux photovoltaïques

Avant d’aborder plus précisément les caractéristiques d’une pose au sol ou en toiture, il apparaît nécessaire de rappeler l’importance de l’orientation et de l’inclinaison des panneaux solaires photovoltaïques dans leur rendement.

En effet, comme évoqué précédemment, la puissance-crête d’un panneau représente la quantité d’électricité maximale que celui-ci peut produire, dans des conditions optimales. Cette unité de mesure est très utile pour comparer différents modèles entre eux.

En pratique, un panneau photovoltaïque produit plutôt 75 % de sa puissance-crête lorsqu’il y a du soleil, soit, par exemple, 300 watts (W) pour un modèle d’une puissance-crête de 400 watts-crête (Wc). Outre les conditions d’ensoleillement qui jouent bien évidemment un rôle essentiel, le rendement d’un panneau solaire sera plus ou moins bon en fonction de son orientation et de son inclinaison : deux éléments à prendre impérativement en compte avant de choisir entre pose au sol et pose sur toiture.

Choisir l’orientation de ses panneaux solaires photovoltaïques

L’orientation idéale pour une installation photovoltaïque située dans l’Hexagone est plein sud. Toutefois, des cellules exposées sud-ouest ou sud-est offriront un bon rendement. Il est également envisageable d’opter pour une double orientation est et ouest afin de favoriser le temps de production : on capte le soleil plus tôt le matin côté est, plus tard le soir côté ouest. En revanche, une exposition au nord est à proscrire.

Choisir l’inclinaison de ses panneaux solaires photovoltaïques

En France, une inclinaison de 30° à 35° est considérée comme optimale.

Dans les faits, l’inclinaison idéale est celle qui permet aux rayons du soleil de venir frapper perpendiculairement la surface des cellules photovoltaïques : c’est pourquoi elle varie selon la localisation précise de l’installation (latitude), l’heure de la journée ainsi que la période de l’année. Par exemple, la production d’un module photovoltaïque sera réellement optimale avec une inclinaison de :

• 20° en été, lorsque le soleil est au plus haut dans le ciel ;
• 45° au printemps ;
• et 60° en hiver, lorsque le soleil est bas.

L’enjeu est donc de choisir l’inclinaison qui permettra aux panneaux photovoltaïques d’offrir le meilleur rendement en fonction de vos besoins : si vous souhaitez produire de l’électricité tout au long de l’année, privilégiez par conséquent une inclinaison de 30° à 35°.

Installer des panneaux photovoltaïques au sol

Les particuliers peuvent faire le choix d’installer leurs panneaux solaires directement sur leur terrain (dans le jardin, dans la cour, sur la terrasse, etc.). Faisons le point sur les modalités, avantages et inconvénients d’une centrale photovoltaïque au sol.

Panneaux photovoltaïques au sol : caractéristiques techniques

Pour fixer des panneaux solaires au sol, trois types de support existent :

• le bac en plastique ;
• le bac métallique ;
• l’équerre.

Le bac en plastique

C’est la solution la plus simple à mettre en œuvre et la moins onéreuse. Le bac est posé à même le sol et lesté avec des gravats, du sable ou encore du béton. Le panneau est emboîté directement sur celui-ci (il est donc situé tout près du sol). Ce type de bac présente généralement une inclinaison de 15°.

Le bac métallique

Comme le bac en plastique, il est nécessaire de le lester afin d’assurer sa résistance au vent. En revanche, il est surélevé et peut accueillir deux panneaux ou plus, qui sont fixés sur des rails. Cette configuration permet une emprise au sol limitée et requiert moins d’entretien en matière de végétation. L’inclinaison est réglable entre 10° et 40° (rappelons que pour un rendement optimal toute l’année, il est conseillé d’incliner ses panneaux à un angle compris entre 30° et 35°).

L’équerre

Il s’agit d’une structure métallique de forme triangulaire, à poser à même le sol. Les panneaux sont fixés sur des rails à une inclinaison de 30° et le lestage est effectué sur le profilé qui relie les deux montants de l’équerre. Avec ce système, l’emprise au sol est très limitée et l’installation facile à mettre en œuvre.

À noter : si le lestage est la solution la plus simple et la plus courante, il est aussi possible d’opter pour une fixation des supports sur une structure à fondations.

Les panneaux doivent être placés à un emplacement bien exposé (au sud idéalement). Attention aux ombres portées : l’habitation, celle des voisins, les arbres alentour peuvent créer de l’ombre et impacter fortement la productivité des modules.

Panneaux photovoltaïques au sol : quels avantages ?

Une installation au sol présente de nombreux atouts.

Orientation et inclinaison des panneaux

Il est possible de choisir précisément l’orientation des panneaux solaires (en tenant compte, bien sûr, des ombrages). Par ailleurs, une fixation sur bac métallique ou sur équerre permet une inclinaison optimale avec, à la clé, une production optimisée.

Mise en œuvre

La pose est sécurisée et relativement aisée. Elle peut être réalisée sans l’aide d’un professionnel, notamment si vous avez fait le choix d’un kit solaire.

En outre, en cas de déménagement, votre centrale solaire peut être démontée et déplacée sans difficultés jusqu’à votre nouvelle habitation.

Entretien des modules

Pour des raisons évidentes d’accessibilité, nettoyer des panneaux solaires posés au sol est plus simple.

Démarches administratives

Avec une pose au sol, les démarches administratives sont simplifiées :

• il n’est pas nécessaire d’obtenir une autorisation d’urbanisme de la part de votre mairie si la puissance-crête de la centrale solaire est inférieure est à 3 kWc (une exception toutefois si l’habitation est située en zone protégée) ;
• il n’est pas nécessaire d’obtenir une attestation de conformité Consuel si vous utilisez un coffret précâblé (généralement compris dans les kits photovoltaïques).

Notez qu’une demande de raccordement au réseau de distribution auprès d’Enedis reste obligatoire, bien que l’installation soit en autoconsommation totale (à l’exception des sites isolés). Elle est revanche totalement gratuite.

Prix

La pose au sol est globalement moins coûteuse qu’une pose en toiture, à condition que les travaux soient réalisés par vos soins. Comptez :

• entre 0,8 € et 1,50 € TTC par watt-crête si vous réalisez vous-même la pose des modules ;
• entre 2 € et 3 € TTC par watt-crête si vous confiez la pose à un installateur professionnel.

Panneaux photovoltaïques au sol : quels inconvénients ?

Installer ses panneaux solaires dans son jardin ou sur sa terrasse présente aussi un certain nombre de contraintes.

Emprise au sol

L’espace utile de votre terrain est réduit.

Solidité et durabilité

Au sol, la prise au vent est plus importante que sur toiture. Les risques d’endommagement ou de vol sont également plus élevés.

Entretien de la végétation

Vigilance est de mise concernant la pousse de la végétation. Un entretien régulier est nécessaire autour de l’installation afin que les végétaux n’envahissent pas les panneaux, mais également au niveau des haies, arbustes et arbres aux alentours, qui ne doivent pas créer d’ombres indésirables.

Budget et rentabilité

D’un point de vue économique, plusieurs inconvénients sont également à noter :

• avec une installation au sol, vous ne pourrez valoriser votre production, car seule l’autoconsommation totale est possible. La vente du surplus ou de la totalité de la production d’électricité à EDF OA n’est pas autorisée. L’électricité non consommée est donc perdue, à moins que vous ayez fait le choix d’investir dans des batteries de stockage ;
• vous ne pouvez prétendre à la prime à l’autoconsommation, puisque cette aide financière est attribuée uniquement aux particuliers ayant fait le choix de l’autoconsommation avec vente du surplus ;
• si la centrale solaire est raccordée au réseau de distribution, sa puissance ne peut dépasser 3 kWc, conformément au Code de l’énergie (article L315-5 et article D315-10). Une pose au sol n’est donc pas envisageable si vous souhaitez une installation d’une puissance-crête supérieure.

Installer des panneaux photovoltaïques sur toiture

À présent, abordons en détails le type d’installation très majoritairement choisi par les particuliers : les panneaux solaires sur toiture (on parle également de toiture photovoltaïque).

Panneaux photovoltaïques sur toiture : caractéristiques techniques

Un ensemble de panneaux solaires peut être installé sur une toiture traditionnelle de deux façons différentes : en surimposition ou directement intégré à la toiture.

Panneaux photovoltaïques en surimposition

C’est la solution la plus courante, car la moins onéreuse. Les modules sont posés sur les rails d’une structure fixée directement sur la couverture (en ardoises ou en tuiles, le plus souvent). Ils sont donc parallèles au pan de toiture. L’espace présent entre la couverture et les panneaux permet une bonne circulation de l’air, ce qui favorise le rendement de ces derniers.

Ce type de pose est relativement simple à mettre en œuvre et a peu d’impact sur l’existant, car seules quelques tuiles ou ardoises sont ôtées afin de mettre en place la structure qui supportera les panneaux. En termes d’étanchéité, les risques sont donc minimes.

Panneaux photovoltaïques intégrés

Cette méthode de pose est appelée « intégration au bâti » (IAB). Ici, les modules sont utilisés comme éléments de couverture et viennent remplacer directement les tuiles ou ardoises existantes. Ils sont donc plus discrets.

Autrefois en vogue dans l’Hexagone, les panneaux photovoltaïques avec intégration au bâti sont de moins en moins plébiscités, pour plusieurs raisons :

• leur installation coûte plus cher, alors que :
  • le prix de rachat d’EDF OA est le même qu’en surimposition (ce n’était pas le cas jusqu’à fin 2017),
  • leur rendement est moins important, du fait de l’absence de circulation d’air ;
• les problèmes d’étanchéité sont plus fréquents ;
• les réparations sont plus complexes à mettre en œuvre.

À noter : il existe une alternative aux panneaux photovoltaïques traditionnels : les tuiles photovoltaïques, également appelées tuiles solaires. Elles offrent un rendement inférieur, mais s’intègrent mieux d’un point de vue esthétique. Elles peuvent donc constituer une bonne solution lorsque la pose de panneaux classiques n’est pas autorisée (si la maison est située en zone classée, par exemple).

Panneaux photovoltaïques sur toiture : quels avantages ?

Si la plupart des petits producteurs choisissent de faire poser leurs panneaux solaires en toiture, c’est parce que cette solution présente de nombreux avantages.

Emplacement

Opter pour une pose sur toiture permet de rentabiliser un espace non utilisé : le toit. Votre espace extérieur est ainsi préservé.

Esthétisme

Avec une face arrière et un cadre de couleur noire, les modèles nouvelle génération « se fondent » de mieux en mieux aux toits des maisons lorsque ceux-ci sont en ardoise. Les tuiles photovoltaïques s’intègrent également de façon très esthétique aux différents types de couverture.

Monétisation

C’est l’un des grands atouts de la pose sur toiture : elle vous permet de vendre une partie ou la totalité de votre production à EDF OA et, ainsi, de valoriser l’électricité produite non consommée.

C’est également la seule solution éligible à la prime à l’autoconsommation (ou « prime à l’investissement »), sous réserve que vous optiez pour la vente avec surplus.

Valeur immobilière

Que vous choisissiez l’autoconsommation totale ou souscriviez un contrat d’obligation d’achat, des bénéfices économiques sur le long terme sont assurés : baisse de la facture d’électricité et/ou revenus passifs. Ce point positif vis-à-vis d’éventuels acquéreurs fait donc augmenter la valeur de votre bien immobilier, puisque les panneaux resteront présents après la vente.

Panneaux photovoltaïques sur toiture : quels inconvénients ?

Faisons à présent le point sur les limites et contraintes inhérentes à la pose de panneaux solaires en toiture.

Réalisation des travaux

La mise en œuvre d’un projet photovoltaïque est complexe. Au-delà des aspects techniques, des difficultés liées à la sécurité et à l’accessibilité sont inévitables : c’est pourquoi il est impératif de confier cette tâche à un professionnel.

Inclinaison

Les panneaux photovoltaïques – qu’ils soient en surimposition ou intégrés au bâti – sont nécessairement parallèles au pan de toiture : il n’est donc pas possible de choisir précisément leur inclinaison. Or, la plupart des maisons présentent une pente inférieure à 30° (inclinaison idéale pour un rendement des panneaux optimal).

Investissement

Une pose en toiture doit être réalisée par un professionnel (impérativement RGE, rappelons-le). Le budget nécessaire sera donc plus conséquent : environ 3 € TTC par watt-crête (un montant à pondérer si vous êtes éligible à la prime à l’autoconsommation).

Démarches administratives

Un projet sur toiture nécessite d’importantes démarches administratives :

• autorisation d’urbanisme auprès de la mairie (dépôt d’une déclaration préalable de travaux ou d’un permis de construire, puis déclaration attestant l’achèvement et la conformité des travaux ou DAACT) ;
• demande de raccordement au réseau de distribution d’électricité auprès d’Enedis ou de l’Entreprise locale de distribution (ELD) de votre territoire ;
• obtention d’un certificat Consuel garantissant la bonne exécution des travaux et leur conformité avec les normes en vigueur ;
• le cas échéant, complétude du dossier d’obligation d’achat et signature du contrat de rachat avec EDF OA (ou un fournisseur alternatif).

Ces formalités sont relativement lourdes et complexes : il faut en général 3 à 6 mois avant qu’un projet de toiture photovoltaïque aboutisse. Toutefois, nombreux sont les installateurs professionnels qui vous proposent de vous accompagner dans vos démarches.

Panneaux solaires photovoltaïques au sol ou sur toiture : récapitulatif

Pour conclure, un petit récapitulatif s’impose :

Alors, pose au sol ou sur toiture ? Dans certains cas, les particuliers n’ont pas le choix :

• espace insuffisant au sol ;
• type de toiture incompatible (couverture en chaume, par exemple) ;
• habitation située en zone protégée ;
• etc.

Avant toute décision, il est essentiel d’analyser précisément ses besoins en électricité. Par exemple, si le projet vise à équiper une résidence secondaire, une pose au sol est à proscrire : sans revente possible, l’électricité produite sera perdue une bonne partie de l’année !

Retenons également qu’une installation au sol sera peu rentable si vous faites appel aux services d’un professionnel : avec l’autoconsommation comme unique modèle économique autorisé et l’absence d’aides financières, il est peu probable que vous rentriez un jour dans vos frais.