Panneau solaire toit plat : installation et rendement optimisés

Pourquoi opter pour des panneaux solaires sur un toit plat ?

L’installation de panneaux solaires sur le toit offre l’opportunité à un propriétaire de produire sa propre électricité verte et renouvelable pour répondre en bonne partie aux besoins énergétiques de son foyer. Pour être la plus efficace possible, cette production solaire doit respecter certaines règles particulières relatives à l’exposition solaire, et notamment une orientation et une inclinaison optimale. La toiture plate est alors le support idéal pour maximiser ce rendement puisqu’elle laisse toute latitude pour procéder à ce type d’ajustements.

Une configuration idéale pour procéder à des ajustements et rentabiliser l’investissement

Les panneaux peuvent être orientés et inclinés plus facilement et plus régulièrement sur un toit plat afin d’obtenir la configuration optimale, celle-ci pouvant notamment varier en fonction des saisons (le soleil étant par exemple plus bas en hiver).

L'espace disponible sur un toit plat est par ailleurs généralement plus important que sur un toit incliné, permettant bien souvent l'installation d'une quantité plus importante de modules solaires. Il permet donc une meilleure optimisation de l’espace en exploitant une zone jusqu’ici inutilisée pour produire de l’électricité. Vous pouvez ainsi réduire considérablement votre dépendance au réseau électrique public et acquérir une plus grande autonomie énergétique. C’est également l’occasion de réaliser de sensibles économies d’énergie chaque mois sur le long terme grâce à des panneaux solaires disposant d’une durée de vie élevée (de 25 à 30 ans environ selon plusieurs sites spécialisés, voire même jusqu’à 40 ans s’ils sont bien entretenus).

Une installation plus harmonieuse

Poser des panneaux photovoltaïques sur une toiture plate permet également une installation discrète et esthétique qui se fond plus facilement dans le paysage, sans trop dénaturer le design architectural d'une maison.

Une valorisation financière et symbolique de l’habitation

Enfin, des panneaux solaires installés sur une toiture plate peuvent contribuer à augmenter la valeur immobilière d'une maison en attirant des acheteurs soucieux de leur empreinte carbone mais aussi de l'efficacité énergétique du logement.

Quels sont les prérequis pour une installation sur toit plat ?

L'installation de panneaux solaires sur un toit plat nécessite de prendre quelques précautions préalables :

• en premier lieu, il convient de s'assurer que la structure du toit est suffisamment robuste pour supporter le poids des panneaux pendant toute leur durée de vie. Un module pèse en effet entre 12 et 25 kg du m². Des travaux de renforcement peuvent le cas échéant être nécessaires ;

• il faut ensuite procéder à une étude de faisabilité (plan de calepinage) afin d'évaluer le potentiel solaire de la toiture, notamment en termes d'orientation et de niveau d'ensoleillement. Celle-ci doit permettre de déterminer si l'installation est techniquement possible et rentable et qu'elle correspond aux besoins énergétiques du foyer (dimensionnement adapté) ;

• l'accès au toit doit par ailleurs être facilité pour permettre l'installation mais aussi pour la maintenance des panneaux solaires. Un accès direct depuis l'intérieur du bâtiment est donc indispensable ;

• le niveau d'étanchéité du toit est également à contrôler et à potentiellement renforcer pour prévenir toute fuite ou infiltration. L'installation d'une membrane d'étanchéité EPDM peut à cet effet être judicieuse ;

• certaines formalités sont également à réaliser pour l'installation de panneaux solaires sur une toiture plate. Une déclaration préalable de travaux doit notamment être déposée en mairie, les modules modifiant l'aspect extérieur du bâtiment. Une demande de raccordement au réseau électrique est également à effectuer si vous souhaitez revendre tout ou partie de votre production d'électricité verte ;

• enfin, si la pose sur un toit plat permet de régler très facilement l'inclinaison optimale des panneaux pour maximiser le rayonnement lumineux, elle peut aussi créer des ombres entre les modules susceptibles d'affecter leur rendement. Il est donc nécessaire d'espacer suffisamment les capteurs et de ne pas surcharger la toiture pour éviter les effets d'ombrages ;

Comment choisir le bon équipement pour son toit plat ?

Pour mettre en place un dispositif photovoltaïque performant, il convient de prêter une attention particulière aux éléments suivants :

La technologie de panneaux que vous souhaitez exploiter

Selon vos besoins, vous pouvez choisir entre des panneaux photovoltaïques (qui produisent de l’électricité), des panneaux thermiques (produisant du chauffage et de l’eau chaude sanitaire) ou des panneaux hybrides cumulant les avantages de ces deux technologies.

Le type de panneau à installer

Les panneaux solaires peuvent être fabriqués à partir de différents procédés qui ont un impact sur leur niveau d’efficacité :

• les panneaux monocristallins qui sont fabriqués à partir d’un seul cristal de silicium permettent une homogénéité optimale dans la captation. Il s’agit des panneaux les plus performants (16 à 24 % de rendement environ) mais aussi les plus chers ;

• les panneaux polycristallins qui sont conçus à partir de plusieurs cristaux de silicium et offrent un rendement un peu moins élevé (de 14 à 18 % environ) mais à des tarifs un peu plus abordables ;

• les panneaux amorphes dits “en fines couches”, idéaux pour des configurations particulières ou des petits espaces grâce à leur flexibilité. Leur rendement est cependant assez faible (6 à 9 % environ) même s’ils constituent la solution la plus abordable ;

• les tuiles solaires, directement intégrées à la toiture pour plus de discrétion et d’esthétisme. Elles sont efficaces mais également assez onéreuses.

Le type de fixations pour les panneaux

Les modules solaires peuvent être installés sur une toiture plate selon 2 techniques différentes :

• l’intégration au bâti (IAB), où les panneaux sont directement adjoints à la toiture. Cette solution est assez peu recommandée pour une toiture-terrasse puisqu’elle nécessite de percer des trous susceptibles de nuire à l’étanchéité du toit ;

• l’intégration en surimposition (ISB) : les panneaux sont alors posés parallèlement à la toiture. Pour cette méthode, 2 variantes peuvent également être choisies :
  • par fixation à la charpente par l’intermédiaire de rails ou de crochets ;
  • par lestage, c’est-à-dire avec des blocs de béton permettant de maintenir les panneaux en place en toute circonstance. C’est généralement la technique choisie pour un toit plat même s’il convient là encore de vérifier la résistance de la toiture à ce poids supplémentaire.

Le choix de l’onduleur

L’onduleur est un élément central de dispositif photovoltaïque puisqu’il permet de convertir le courant continu produit par les modules en courant alternatif utilisable pour les besoins du foyer (alimentation des appareils, éclairage, etc.). Il a donc une incidence significative sur le rendement des panneaux.

Choisissez de préférence un onduleur puissant capable de transformer rapidement cette énergie captée. Il est également possible d’opter pour des micro-onduleurs, placés à l’arrière de chaque panneau, dans le cadre d’un montage en parallèle des modules (les panneaux fonctionnent alors de manière indépendante les uns des autres).

Des possibilités d’optimisation du rendement

La toiture plate peut enfin être l’occasion parfaite d’installer des panneaux bifaciaux dotés d’une face avant qui capte le rayonnement solaire et d’une face arrière qui exploite la lumière réfléchie par le soleil au niveau du sol (grâce à l’albedo). Cette technologie novatrice permet d’améliorer le rendement de l’ordre de 5 à 15 %.

L’installation de trackers solaires permet également d’améliorer le rendement avec des panneaux qui suivent constamment le rayonnement lumineux. Ils sont cependant encore très onéreux à l’installation.

L’installation d’une batterie solaire est enfin une autre possibilité d'optimisation permettant de stocker le surplus de production de la journée pour une réutilisation ultérieure de l’électricité (le soir notamment).

Quelle est la meilleure orientation et inclinaison pour vos panneaux ?

L’orientation des panneaux solaires est un élément fondamental pour la rentabilité d’une installation photovoltaïque sur une toiture plate. Celle-ci doit de préférence être orientée plein-Sud même si les différentes orientations Est et Ouest sont également possibles malgré une efficacité légèrement moindre. L’orientation Nord est, quant à elle, à proscrire totalement.

L’inclinaison idéale dépend pour sa part de la latitude de l’habitation. En France, en moyenne, l’inclinaison optimale est comprise entre 30 et 35°. Celle-ci varie cependant en fonction des saisons, le soleil étant plus haut en été et plus bas en hiver notamment. La toiture plate permet alors de modifier relativement facilement l’inclinaison des panneaux selon les besoins avec un angle optimal de :

• 60° en hiver ;
• 45° au printemps ;
• 20° en été.

Par ailleurs, le toit plat doit être exempt de zones d’ombrage pour une réflexion lumineuse optimale sur les panneaux. Prenez donc garde à la végétation environnante, aux immeubles voisins ou encore aux antennes susceptibles de créer des ombres portées nuisibles au rendement.

Comment installer des panneaux solaires sur un toit plat ?

L’installation de panneaux solaires sur un toit plat passe par différentes étapes à respecter pour une pose performante et sécurisée :

1. L’obtention de l’autorisation d’urbanisme : le délai de traitement pour la déclaration préalable de travaux est d’un mois avec autorisation tacite en cas de non-réponse. Elle est de 2 mois pour les habitations situées dans une zone classée ou Monuments Historiques. Il convient également de vérifier que l’installation photovoltaïque sur une toiture plate ne soit pas contraire aux dispositions du plan local d’urbanisme (PLU) ;
2. La vérification de la solidité de la toiture et de la charpente afin qu’elle puisse supporter l’ensemble des équipements à installer (modules solaires mais aussi fixations). Celle-ci doit de préférence être réalisée par un professionnel ;
3. Le contrôle de l’étanchéité de la toiture-terrasse et le cas échéant la réalisation de travaux pour l’améliorer (pose d’une membrane d’étanchéité) ;
4. La réalisation d’un plan de calepinage pour définir les besoins énergétiques du foyer (et les besoins nécessaires pour l'éventuelle revente) ainsi que le potentiel d’ensoleillement du toit plat. Le professionnel du photovoltaïque missionné peut à partir de ces éléments ainsi que des conditions climatiques définir le dimensionnement idéal de l’installation ;
5. La demande de raccordement au réseau Enedis en cas de revente partielle (autoconsommation avec revente du surplus) ou de revente totale de l'électricité produite ;
6. L’installation proprement dite des panneaux après avoir sélectionné un entrepreneur qualifié (de préférence certifié RGE QualiPV) et choisi le type de pose (avec intégration au bâti ou surimposition) ;
7. La mise en service de l’installation (une fois le raccordement au réseau effectué) avec la réalisation de tests pour vérifier son bon fonctionnement et optimiser ses performances. Une attestation Consuel de conformité aux normes électriques est enfin délivrée au propriétaire qui peut commencer à exploiter son système photovoltaïque.

Quel est le coût d'une installation solaire sur toit plat ?

Le coût d'installation de panneaux solaires sur une toiture plate dépend de différents facteurs comme :

• la surface disponible pour la pose ;
• la puissance des panneaux et le nombre de modules ;
• le type de panneaux ;
• le type d'onduleur ;
• l'achat ou non d'une batterie solaire permettant de stocker le surplus d’électricité produit ;
• le coût de la main-d'œuvre.

Pour une installation standard de 3 kWc, il faut prévoir un budget compris entre 7 000 et 10 000 € environ selon divers sites spécialisés soit légèrement moins qu'une installation sur toiture inclinée (du fait de sa plus grande simplicité de pose en théorie).

Quelles sont les aides et subventions disponibles ?

La pose de panneaux solaires sur une toiture plate peut permettre de bénéficier de certaines aides financières et subventions des pouvoirs publics avec notamment :

• le mécanisme d’obligation d’achat (OA) qui offre la possibilité de revendre le surplus d’électricité produit à un fournisseur d’électricité (EDF OA ou fournisseur alternatif). Le propriétaire de l’installation peut alors bénéficier de tarifs réglementés fixes pendant une durée de 20 ans ;

• la prime à l’autoconsommation, versée chaque année pendant 5 ans pour les propriétaires qui ont fait le choix de l’autoconsommation avec revente du surplus (la revente totale n’est pas éligible). Son montant dépend de la puissance de l’installation ;

• les aides régionales et notamment des prêts aidés ou des exonérations d’impôts spécifiques selon les politiques pratiquées par la collectivité locale de rattachement. Il convient pour cela de se rapprocher directement de la commune, du département ou de la région ;

• les aides de l’Anah (Agence nationale de l’habitat) et notamment MaPrimeRénov’ uniquement si le propriétaire choisit d’installer des panneaux thermiques ou hybrides (avec une fonctionnalité de chauffage ou de production d’eau chaude sanitaire).

Ces différents dispositifs peuvent permettre de réduire le coût d’installation et de rentabiliser plus rapidement l'investissement.

Entretien et durabilité des panneaux solaires sur toiture plate

Si les panneaux solaires constituent une solution efficace pour produire de l’électricité verte, il est indispensable de les maintenir en parfait état de fonctionnement pour garantir un rendement toujours régulier. Ceux-ci sont en effet fréquemment soumis à des aléas extérieurs susceptibles d’entraver la transparence des modules, donc le réfléchissement solaire et a fortiori leur rendement.

C’est le cas par exemple de la poussière, des émanations industrielles, de la pollution, des excréments d’oiseaux, des feuilles mortes ou encore des branchages. Les évènements climatiques sont également susceptibles d’affecter leur durabilité (gel, neige, tempête, etc.). En plus d’être solidement fixés, les modules photovoltaïques doivent donc être nettoyés régulièrement c’est-à-dire 1 à 2 fois par an en fonction de la zone d’habitation (les panneaux situés en ville ou proche d’une culture agricole se salissent par exemple plus rapidement).

Le nettoyage des panneaux sur une toiture plate est relativement simple puisque les modules sont accessibles à même le sol, ce qui évite l’installation d’un échafaudage ou d’une échelle. Il peut alors être réalisé avec un simple chiffon doux et de l’eau tiède déminéralisée. Un balai télescopique peut également être utilisé. Le nettoyage est à effectuer de préférence aux saisons tempérées à savoir le printemps et l'automne pour éviter les chocs thermiques.

La spécificité de l'entretien de panneaux solaires sur une toiture plate réside également dans la nécessité d’éliminer l'eau stagnante. En cas d'intempéries, la toiture plate augmente en effet le risque que l'eau s'accumule entre les panneaux et la toiture, pouvant provoquer des fuites ou des problèmes d'étanchéité au niveau du toit. Vérifiez donc régulièrement l'état d'étanchéité de votre toiture et prenez soin de nettoyer les gouttières pour assurer un bon écoulement de l'eau.

Enfin, une maintenance des différents équipements composant le dispositif est vivement recommandée tous les 2 à 3 ans par un professionnel. Celui-ci vérifie notamment l’état des panneaux mais aussi de l’onduleur, des câbles et des différentes connexions pour anticiper toute panne potentielle et préserver l’efficacité du système.