Systèmes de fixation et montage pour panneaux photovoltaïques » Guide du matériel
Publié le : 28.02.2024 | Durée de lecture : 7 minutes
À l'ère de la transition énergétique mondiale et d'une prise de conscience environnementale sans cesse croissante, l'utilisation des énergies renouvelables prend de plus en plus d'importance. Les installations photovoltaïques, qui transforment la lumière du soleil en énergie électrique, jouent ici un rôle déterminant. Le développement fulgurant de la technologie solaire et les mesures d'aide publiques ont rendu l'installation de systèmes photovoltaïques plus attractive, tant pour les particuliers que pour les entreprises.
Cependant, la décision d'investir dans une installation photovoltaïque ne se limite pas à l'achat de panneaux solaires. Le choix et la pose dans les règles de l'art du matériel de montage sont déterminants pour l'efficacité, la longévité et la rentabilité d'une installation.
Pourquoi est-il essentiel que les personnes, qui envisagent d'acheter une installation photovoltaïque, ne se contentent pas de choisir soigneusement l'installation elle-même, mais ne sous-estiment pas non plus l'importance du montage ? La réponse : un matériel de montage adapté peut influencer de manière significative le rendement d'une installation photovoltaïque.
Cela joue notamment un rôle dans l'orientation efficace des panneaux solaires pour un ensoleillement optimal. Un montage adéquat influe sur l'inclinaison, l'orientation et la stabilité des panneaux, ce qui garantit qu'ils sont exposés au mieux aux rayons du soleil.
Performances optimales grâce à un bon matériel de montage
Outre la qualité des matériaux utilisés, deux autres aspects jouent un rôle important. Ainsi, la conception influence l'orientation des panneaux solaires et leur adaptabilité à différents types de toitures, tandis qu'une structure bien pensée permet une fixation et une orientation stables des panneaux.
Ils doivent ainsi résister aux contraintes environnementales telles que les vents violents, les fortes précipitations ou les variations de température, et garantir un fonctionnement fiable à long terme. Tout cela permet à l'installation de produire un maximum d'énergie et d'améliorer le rendement global du système photovoltaïque.
Un investissement initial plus élevé s'avère rentable financièrement
Même si le matériel de montage de haute qualité peut nécessiter un investissement initial plus important, ils permettent de réaliser des économies substantielles à long terme. Des matériaux robustes et durables réduisent considérablement les coûts d'entretien et de réparation et contribuent à minimiser le coût total de possession de l'installation photovoltaïque. Un choix minutieux des matériaux s'avère donc rentable non seulement en termes de performances, mais aussi sur le plan financier.
De la conception de l'installation photovoltaïque à sa mise en service, il faut en général compter entre trois et six mois. L'installation proprement dite est en revanche relativement rapide : selon la taille prévue, une entreprise spécialisée n'a souvent besoin que de quelques jours. Le déroulement précis de l'installation peut toutefois varier en fonction du type d'installation, des conditions locales et d'éventuelles exigences spécifiques.
Location, achat, emplacement ? Considérations importantes
Avant de passer à l'installation proprement dite, nous tenons à souligner ici l'importance d'une bonne planification. En effet, vous devez toujours vous poser les questions suivantes au début, que ce soit pour vous-même ou lors d'un entretien avec des experts : mon toit est-il adapté à une installation photovoltaïque ? Que dois-je prendre en compte si je souhaite installer des panneaux solaires sur la façade ou construire une centrale solaire de balcon ? Est-ce que je préfère louer ou acheter une installation photovoltaïque ?
Il est également recommandé de procéder à une analyse du site : l'ensoleillement, l'ombrage, les conditions de vent et d'autres facteurs environnementaux ont une influence sur le type de panneau solaire que vous devriez choisir et sur la quantité d'électricité que vous pourrez produire. Faut-il peut-être abattre des arbres ?
Prévoir du temps pour les procédures d'autorisation
Une fois que vous avez choisi la configuration de votre installation, vous devez obtenir les autorisations requises et respecter les réglementations locales en matière de construction et les exigences environnementales.
La dernière étape de la préparation consiste à choisir la méthode de montage, la disposition des panneaux solaires ainsi que l'emplacement des onduleurs.
Monter soi-même ou faire appel à des professionnels ?
Il faut en effet décider si vous souhaitez installer vous-même ou faire appel à des professionnels ? Si l'on opte pour cette dernière solution, il est conseillé de contacter rapidement des entreprises spécialisées, car la forte demande peut entraîner des contraintes de calendrier et, par conséquent, des délais d'attente plus longs.
Recommandation : confiez toujours l'installation à des professionnels !
En principe, les particuliers ou les non-spécialistes sont tout à fait autorisés à monter eux-mêmes leur installation solaire. Il faut toutefois disposer de bonnes, voire de très bonnes aptitudes manuelles, ainsi que de solides connaissances en électrotechnique.
Le raccordement au réseau et à la maison ne doit toutefois être effectué que par une entreprise spécialisée certifiée, en raison des tensions extrêmement dangereuses supérieures à 125 volts !
>> Nous recommandons de faire appel à des professionnels certifiés pour l'installation. En effet, même de petites erreurs peuvent entraîner des risques pour la sécurité, réduire la durée de vie de l'installation, entraîner l'annulation de la garantie ou la suspension de la couverture d'assurance.
Il existe plusieurs méthodes de montage pour les installations photovoltaïques, qui peuvent varier en fonction de l'emplacement, de la structure du bâtiment et des besoins individuels.
Montage sur toiture
Les panneaux solaires sont installés à la surface du toit et fixés à l'aide de rails de montage et de crochets de toit.
Montage intégré au toit
Les panneaux solaires remplacent une partie du toit et forment un ensemble intégré avec celui-ci.
Montage sur toit plat
Pose de panneaux solaires sur des toits plats à l'aide de systèmes de montage sans lest, avec lest ou surélevés.
Montage sur balcon
Les modules solaires sont posés sur la balustrade par un système « plug-and-play ». Bien adapté aux locataires.
Intégration en façade
Les panneaux solaires sont intégrés à la façade du bâtiment, ce qui offre une solution esthétique.
Montage au sol
Installations photovoltaïques autonomes au sol, stabilisées par des structures de châssis et des systèmes d'ancrage.
Le choix du matériel de montage adapté aux installations photovoltaïques dépend fortement de la méthode de montage utilisée et peut varier en fonction des exigences spécifiques du projet et des réglementations locales en matière de construction. D'une manière générale, il convient de veiller à choisir des matériaux de haute qualité et durables afin de garantir l'efficacité et la sécurité de l'installation photovoltaïque.
Voici quelques éléments essentiels du matériel utilisé dans divers systèmes de montage :
Structure de support
Les panneaux solaires sont montés en hauteur sur des supports, des châssis ou des poteaux spéciaux afin d'obtenir une inclinaison optimale pour capter le rayonnement solaire.
Matériaux de lestage
Dans les systèmes de montage sur toit plat avec lestage, il est nécessaire d'utiliser des matériaux tels que des blocs de béton ou d'autres éléments lourds pour garantir la stabilité de l'installation.
Éléments de fixation
Les vis, écrous, rondelles et autres éléments de fixation sont essentiels pour assembler les différents composants des structures de montage.
Crochets de toit
Dans le cas d'une installation sur toiture, les crochets de toit relient les rails de montage, sur lesquels les panneaux solaires sont fixés, à la couverture du toit. Ils sont utilisés pour tous les types de toitures en tuiles. Il faut utiliser des crochets de toit différents selon le type de tuile.
Si vous souhaitez plutôt monter votre installation photovoltaïque sur un toit en tôle, vous aurez besoin de vis pour fixer la sous-structure.
Sectionneurs CC
Les sectionneurs CC servent à isoler le circuit de courant continu d'une installation photovoltaïque en cas de besoin, par exemple pour des travaux de maintenance ou en cas d'urgence.
Matériaux d'étanchéité
Lors d'une installation sur toiture, des matériaux d'étanchéité tels que des joints en caoutchouc, des bandes d'étanchéité ou du silicone sont nécessaires pour que le toit reste étanche.
Ancrages au sol
Si l'installation photovoltaïque est montée au sol ou sur un terrain dégagé, il est nécessaire d'utiliser des ancrages au sol ou des fixations solides pour ancrer la structure de montage dans le sol.
Mises à la terre
Les installations photovoltaïques doivent toujours être raccordées directement à la barre de terre principale du bâtiment au moyen d'une liaison équipotentielle de protection ou d'une mise à la terre de protection. La mise à la terre est essentielle pour garantir la sécurité électrique de l'installation et assure que les charges électriques excédentaires soient dissipées en toute sécurité vers la terre. Elle minimise également le risque de dommages causés par la foudre.
Gestion de câbles
Les goulottes et les supports de câbles sont essentiels pour acheminer et protéger correctement le câblage entre les panneaux solaires et les onduleurs.
Rails de montage
Les rails profilés en aluminium ou les poutres en acier ont pour fonction de fixer solidement les panneaux photovoltaïques sur le toit lors d'une installation sur toiture. Ils servent de points d'appui et constituent la structure de base sur laquelle les panneaux sont montés. De plus, les charges dues au vent et à la neige sont ainsi réparties de manière uniforme sur la sous-structure.
Si les modules sont installés en format portrait, deux rails de montage horizontaux par rangée de modules suffisent généralement pour fixer les modules solaires en toute sécurité. Pour une installation en format paysage, deux rails verticaux supplémentaires sont nécessaires.
Supports de montage / bornes
Les supports ou bornes servent à fixer solidement les modules solaires sur les rails de montage ainsi qu'aux onduleurs et autres composants électriques. Ils sont ancrés dans les rainures du rail de montage et vissés, mais doivent également permettre la dilatation thermique des modules.
En règle générale, les modules photovoltaïques sont fixés aux rails de montage à l'aide de quatre pinces chacun et reliés entre eux par des bornes centrales. Des bornes terminales sont utilisées au bord du toit.
Fusibles
Les fusibles protègent l'installation photovoltaïque contre les surcharges et les courts-circuits. Ils sont utilisés dans le câblage électrique de l'installation afin d'en garantir la sécurité.
Câbles solaires
Les câbles solaires sont des câbles spéciaux utilisés dans les installations photovoltaïques pour relier les modules solaires, l'onduleur et d'autres composants. On les appelle également câbles de chaîne. Comme ils sont souvent exposés à des températures extrêmes, en particulier dans les environnements ensoleillés, ils sont extrêmement résistants à la température et aux UV. De plus, ils sont particulièrement robustes, présentent une grande résistance à l'abrasion et résistent aux acides, aux alcalis, à l'ammoniac et à l'ozone.
Les câbles solaires sont généralement vendus par paires dans un kit positif et négatif. Pour faciliter leur identification, ils sont le plus souvent identifiés par des couleurs : câble rouge = polarité positive, câble noir = polarité négative.
Panneaux solaires
Les panneaux ou modules solaires constituent bien sûr l'élément le plus important de toute installation photovoltaïque. On distingue trois types de panneaux : les modules monocristallins, polycristallins et à couche mince. Chaque type présente des avantages et inconvénients, mais on peut dire de manière générale que :
- Les cellules solaires monocristallines offrent le meilleur rendement et sont particulièrement adaptées lorsque l'espace disponible est limité.
- Les cellules solaires polycristallines offrent le meilleur rapport coût-efficacité et sont donc les plus couramment installées.
- Les cellules à couche mince sont relativement légères, mais présentent le rendement le plus faible.
Connecteurs
Les connecteurs sont utilisés pour relier les câbles solaires entre eux et pour établir une connexion entre les panneaux solaires et les onduleurs.
La connexion des câbles solaires aux panneaux solaires s'effectue généralement à l'aide de connecteurs spéciaux, tels que les connecteurs MC4. Ces connecteurs sont étanches et garantissent une connexion sûre.
Onduleur
L'onduleur transforme le courant continu en courant alternatif utilisable et doit donc être raccordé à la fois à l'installation photovoltaïque et au réseau électrique domestique.
Si les onduleurs ne sont pas installés à proximité immédiate des panneaux solaires, des systèmes de montage spéciaux sont nécessaires pour les fixer en toute sécurité.
Le montage d'une installation photovoltaïque nécessite un équipement et des outils spéciaux afin de garantir une installation efficace et correcte. Voici quelques accessoires et outils indispensables pour le montage d'installations photovoltaïques :
Outils :
- Perceuse
- Clés et tournevis
- Clés Allen
- Pinces et pince à sertir
- Pinces coupantes
- Outils de montage des crochets de toit
Matériel de montage et d'installation :
- Vis, écrous, rondelles et boulons
- Crochets de toit ou bornes
- Câbles de raccordement CC
- Connecteurs
- Fusibles CC et porte-fusibles
- Boîtes de jonction
Appareils de mesure :
- Multimètre (pour vérifier les tensions et intensités durant l'installation.)
- Testeur de chaînes (pour tester la puissance des chaînes de modules solaires.)
La sécurité avant tout !
Le montage d'installations photovoltaïques – en particulier sur les toits ou les façades – nécessite des mesures de sécurité rigoureuses afin de prévenir les accidents et de protéger la santé des travailleurs.
- Portez un équipement approprié, tel que des casques de protection, des gants de travail, des chaussures de sécurité, des lunettes de protection et des protections auditives, afin de réduire au minimum les risques de blessures.
- Utilisez des harnais et des cordes de sécurité pour les travaux en hauteur.
- Évitez toute installation par mauvais temps, notamment en cas de vent fort ou de pluie, afin de réduire au minimum les risques d'accident.
- Coupez l'alimentation électrique avant toute installation ou maintenance afin de minimiser le risque d'électrocution.
- Assurez-vous que toutes les installations électriques sont conformes aux normes en vigueur.
- Utilisez des échelles stables pour accéder en toute sécurité au lieu de travail.
- Installez des garde-corps temporaires ou des filets de sécurité pour éviter les chutes.
Une fois que toutes les planifications sont terminées, que toutes les autorisations ont été obtenues et que le matériel nécessaire a été commandé et livré, on passe enfin à l'installation du système photovoltaïque :
1. Monter la sous-structure
La première étape consiste à monter et à fixer la sous-structure. Les procédures et le matériel nécessaire varient en fonction du type d'installation. Ainsi, dans le cas d'une installation sur toiture, il faut par exemple poser des crochets de toit et des rails de montage.
Parmi les principaux matériaux de montage requis pour cette étape, on trouve, selon le type d'installation :
- Crochets de toit (réglables en hauteur)
- Vis de fixation
- Rails de montage en aluminium ou en acier inoxydable
En général, cette étape demande beaucoup de travail et est sans doute la plus longue. Une fois la sous-structure solidement ancrée, le reste se fait relativement rapidement.
2. Raccorder le câblage CC
L'étape suivante consiste à poser le câble solaire sur le châssis de montage. Ce n'est qu'ensuite que les panneaux solaires peuvent être installés – du moins dans le cas d'une installation sur toiture. Le câble CC relie les panneaux solaires à l'onduleur afin que le courant continu produit par l'installation photovoltaïque puisse être converti en courant alternatif. Il existe deux possibilités de câblage :
Circuit série
Il s'agit actuellement du type de câblage le plus courant. Les modules solaires sont ici reliés les uns à la suite des autres en une « chaîne de modules » à l'aide d'un seul câble solaire qui traverse tous les modules jusqu'à l'onduleur. On utilise en général deux à trois chaînes.
Elles présentent l'avantage de nécessiter moins de matériel (câbles) et d'accélérer le montage. Cependant, c'est ici le maillon le plus faible de la chaîne qui détermine la puissance. Si l'un des modules solaires produit moins d'électricité, par exemple en raison d'un ombrage, cela a un impact négatif sur la puissance de l'ensemble de la chaîne de modules.
Circuit parallèle
Dans le cas d'un montage en parallèle, chaque module solaire est raccordé individuellement à l'onduleur. Cela entraîne certes un besoin accru en câbles solaires et allonge légèrement le temps de montage, mais il en résulte également une baisse de rendement nettement moindre de l'ensemble de l'installation photovoltaïque si l'un des modules produit temporairement moins d'électricité.
L'avantage réside dans le fait que la perte de rendement n'est pas répercutée sur l'ensemble de la chaîne, comme ce serait le cas avec un montage en série.
3. Monter les modules solaires
Une fois tous les câbles solaires posés, on passe à la fixation et au câblage des panneaux solaires. Pour cela, le câblage CC est acheminé à un endroit précis à travers le toit. En général, on remplace une tuile par une tuile spéciale dotée d’un évidement pour le câble. Il est également possible d’utiliser un évidement similaire sur la tuile, comme celui réalisé lors de l’installation de crochets de toit.
Le positionnement des panneaux solaires sur l'échafaudage peut s'effectuer de différentes manières. Pour les petites installations, cela peut se faire manuellement sur place, tandis que pour les projets de plus grande envergure, on utilise souvent une nacelle élévatrice. Un ou deux artisans placent alors le panneau solaire à l'emplacement prévu sur le toit à l'aide de la nacelle élévatrice.
Les deux câbles solaires sont ensuite raccordés aux modules adjacents depuis la face inférieure à l'aide de connecteurs enfichables ou de connecteurs solaires MC4, puis fixés à l'aide de serre-câbles. Le montage du module solaire s'effectue ensuite à l'aide des pinces de fixation.
Pendant le montage, il est particulièrement important de veiller à l'orientation des modules photovoltaïques afin de garantir un aspect uniforme au final. Une fois le montage terminé, une mesure est effectuée pour s'assurer que tous les modules sont correctement raccordés.
4. Installer l'onduleur et la protection contre les surtensions
Une fois les panneaux solaires montés et câblés, la dernière étape consiste à installer l'onduleur et la protection contre les surtensions. L'onduleur transformant le courant continu en courant alternatif utilisable, il doit être raccordé à la fois à l'installation photovoltaïque et au réseau électrique domestique.
L'installation de l'onduleur photovoltaïque s'effectue en général dans le local technique (ou bien dans le grenier ou le garage), un emplacement adapté et protégé étant essentiel. Celui-ci doit être à l'abri des intempéries, mais bien ventilé. Lors de l'installation, les câbles positifs et négatifs des panneaux solaires sont raccordés aux entrées correspondantes de l'onduleur.
La protection contre les surtensions est installée à proximité de l'onduleur, idéalement dans un petit coffret de distribution ignifuge. Le montage de l'onduleur s'effectue conformément aux instructions du fabricant, tout comme le câblage des câbles solaires qui relient les panneaux solaires à l'onduleur. Une polarité correcte et une connexion sûre sont ici essentielles.
Bien qu'il soit possible d'installer soi-même la majeure partie de l'installation photovoltaïque, le raccordement au réseau doit toujours être effectué par un électricien agréé. Cela vaut également pour le raccordement de l'onduleur au réseau électrique domestique.
En option : protection parafoudre
Même si une installation photovoltaïque n'augmente pas le risque d'être frappé par la foudre, il est néanmoins conseillé, dans certaines régions, d'installer des dispositifs de protection contre la foudre afin de préserver l'installation de tout dommage.
En effet, les impacts directs ne sont pas les seuls à être dangereux. Même un coup de foudre à proximité peut endommager votre installation solaire en raison des tensions et des courants électriques élevés qu'il génère. Il est donc judicieux d'ajouter quelques mesures supplémentaires à la protection contre les surtensions déjà intégrée en standard à l'installation photovoltaïque :
- Les paratonnerres installés sur le toit conduisent l'énergie de la foudre vers le sol en toute sécurité.
- Système de mise à la terre : tous les composants métalliques de l'installation photovoltaïque doivent être correctement mis à la terre, y compris les modules solaires, les systèmes de montage et les onduleurs. Des liaisons équipotentielles garantissent en outre que tous les modules solaires sont mis à la terre de manière uniforme. Des câbles de mise à la terre doivent être posés le long du câblage CC et entre les modules solaires afin de diriger l'énergie de la foudre vers le sol en toute sécurité.
- Protection contre la foudre pour le câblage CC : des dispositifs de protection contre la foudre installés aux entrées CC des onduleurs empêchent le circuit de courant continu d'être endommagé par des surtensions.
- Sectionneurs CC et mise hors tension : des sectionneurs CC permettent de déconnecter l'installation photovoltaïque du réseau électrique en toute sécurité en cas d'orage (ou lors de travaux de maintenance).
5. Procéder au câblage CA
Une fois l'onduleur installé et le câblage CA vers le compteur d'électricité terminé, l'installation solaire est opérationnelle et commence à produire de l'électricité.
Lors du choix du compteur électrique, il est essentiel de s'assurer qu'il peut mesurer à la fois l'électricité consommée et celle injectée dans le réseau. On utilise souvent pour cela un compteur bidirectionnel.
Les compteurs intelligents modernes constituent une option avancée : ils peuvent être programmés de manière flexible et fournissent des données de consommation en temps réel. Ils offrent des fonctionnalités polyvalentes permettant un suivi précis de la production et de la consommation d'électricité.
6. En option : accumulateur d'énergie et borne de recharge murale
Une fois le câblage de l'installation photovoltaïque terminé et celle-ci mise en service, un système de stockage d'électricité peut être installé et raccordé au réseau électrique. Vous pouvez effectuer cette étape vous-même ou la confier à une entreprise spécialisée, mais il convient de faire preuve d'une grande prudence lors du montage du système de stockage et de l'onduleur.
Notez que l'installation d'un système de stockage d'électricité augmente fortement la charge de travail liée au montage. Dans la plupart des cas, un onduleur supplémentaire est également nécessaire pour le système de stockage par batterie, bien que les onduleurs hybrides modernes puissent combiner ces deux fonctions.
Si vous souhaitez également installer une borne de recharge murale (ou wallbox), c'est également le moment idéal. Cela peut toutefois se faire en parallèle ou avant le montage des panneaux solaires.
7. Contrôler, tester le fonctionnement, mesurer
L'installation du système photovoltaïque est terminée. Il est maintenant temps de tout vérifier et d'effectuer un test de fonctionnement afin de s'assurer que tout fonctionne correctement. Cela comprend un test de fonctionnement pour mesurer la production d'électricité et vérifier le bon fonctionnement du système d'exploitation, comme par exemple une application.
>> Vérifier les connexions
- Toutes les connexions et tous les câbles sont-ils bien fixés ? Les contacts sont-ils sûrs ?
- Y a-t-il des câbles endommagés ou usés ? Si oui, remplacez-les immédiatement.
- Documentez soigneusement toutes les mesures prises.
>> Vérifier le raccordement au réseau
- Faire contrôler le raccordement de l'installation photovoltaïque au réseau électrique par un professionnel qualifié.
- Effectuer les procédures de réception, les contrôles et les mesures conformément aux normes et directives en vigueur.
>> Effectuer un test de fonctionnement
- Tous les composants de l'installation photovoltaïque fonctionnent-ils correctement ?
- Vérification des modules solaires, de la sortie courant alternatif de l'onduleur et, le cas échéant, du bon fonctionnement du système de stockage d'électricité.
- Les paramètres électriques doivent être conformes aux spécifications prévues.
>> Établir un plan d'entretien et de nettoyage
- Respecter les instructions du fabricant et les intervalles recommandés.
- Vérifier régulièrement l'absence de salissures et de dommages.
- Effectuer le nettoyage des surfaces, l'inspection du câblage et des raccordements ainsi que la surveillance des performances dans le cadre du plan d'entretien.
Important : conservez impérativement les documents et les procès-verbaux !
Notez que tous les documents pertinents, y compris les procès-verbaux d'installation, les rapports de mise en service, les certificats du fabricant et les résultats des tests, doivent être conservés en bonne et due forme. Vérifiez également une nouvelle fois si toutes les autorisations requises et les obligations de déclaration ont été respectées lors du montage et de l'installation.