⏱L'essentiel en quelques mots
L’installation de panneaux solaires offre la possibilité d’utiliser les rayonnements lumineux du soleil pour répondre aux besoins domestiques de son foyer en électricité. La majorité des installations photovoltaïques sont réalisées au niveau de la toiture, là où l’exposition est le plus souvent maximale et où la surface disponible est la plus importante. Pour réaliser une pose sur le toit, il convient cependant de prendre en compte le poids d’un panneau solaire :
- le poids total comprend le poids des panneaux mais aussi tous les éléments nécessaires au bon fonctionnement du dispositif (câbles, onduleur, supports, fixations) ;
- le type d’installation a également un impact sur le poids total, la pose en surimposition avec support et rails étant la moins lourde et la pose avec lestage la plus imposante ;
- certains types de toiture sont plus résistants que d’autres à la charge comme notamment les tuiles ou les ardoises ;
- une installation trop lourde pour la toiture peut provoquer des problèmes d’étanchéité et dans le pire des cas des problèmes structurels pour le bâtiment ;
- des modules trop légers peuvent à l’inverse se déplacer nuisant ainsi au rendement et peuvent même s’envoler.
Sommaire
- Que faut-il savoir sur le calcul du poids d’une installation de panneaux solaires ?
- Que faire pour gérer le poids d’une installation solaire ?
- Quelles sont les conséquences d’une installation solaire d’un poids excessif ?
- Les répercussions d’une charge insuffisante
- Que faire si la toiture ne supporte pas l’installation de panneaux solaires ?
Que faut-il savoir sur le calcul du poids d’une installation de panneaux solaires ?
La mise en place d'un système photovoltaïque permet de produire de l'électricité pour ses besoins domestiques à partir d'une énergie propre et renouvelable à savoir les rayons lumineux du soleil. Au moment de procéder à l'installation de panneaux solaires, de nombreux paramètres sont à prendre en compte pour optimiser la productivité de cet équipement parmi lesquels le type de panneaux installés, la puissance des modules photovoltaïques, l'orientation et l'inclinaison des panneaux ou encore la qualité de l'onduleur qui transforme l'énergie en courant alternatif. Parmi eux, un élément parfois sous-estimé est pourtant crucial pour la stabilité de l'installation à savoir le poids des modules photovoltaïques.
Le poids du panneau
Le poids des panneaux solaires varie en fonction du type de modules choisis (panneaux monocristallins, polycristallins ou amorphes) mais aussi de la fonction des panneaux (panneaux photovoltaïques, thermiques ou encore hybrides). Il dépend également de la taille de chaque panneau, de leur puissance et du nombre de modules installés.
À puissance égale, plus un panneau est grand et plus sa capacité à produire de l'électricité est élevée mais plus il sera lourd et difficile à supporter pour la structure sur laquelle il est installé.
Le poids du panneau solaire constitue donc un paramètre fondamental à prendre en considération pour toute installation photovoltaïque afin d'assurer l'efficacité globale du système mais aussi l'intégrité structurelle de la toiture. Le calcul du poids des panneaux solaires comprend non seulement les panneaux eux-mêmes, mais aussi les fixations, les câbles et tous les autres composants associés (onduleur. cadres, fixations et supports).
Le type d’installation
Le poids total d'une installation de panneaux solaires est également sensiblement influencé par le type de pose envisagé. Pour une pose en toiture, 2 techniques sont principalement utilisées :
- l'intégration en surimposition (ISB) qui consiste à poser les panneaux en parallèle à la toiture :
- soit sur un support avec des fixations, des crochets et des rails qui permettent de laisser échapper une fine lame d'air pour assurer l'étanchéité du système. Il s'agit de la technique la plus couramment utilisée. Elle permet une pose simplifiée avec une installation plus légère que les autres alternatives ;
- soit par l'intermédiaire de la technique du lestage avec des panneaux posés sur des bacs lestés de béton ou de gravier. Cette technique ajoute un poids important à la structure. Elle est principalement mise en oeuvre pour les toitures plates ;
- l'intégration au bâti (IAB) pour laquelle les panneaux viennent remplacer une partie des matériaux de toiture pour s'intégrer directement au toit. Contrairement à ce qu'on pourrait penser intuitivement, cette technique augmente également le poids de l'installation du fait de la pose d'un bac d'étanchéité sous les modules afin de prévenir les infiltrations.
Quel est le poids d’une installation solaire ?
Le poids des panneaux photovoltaïques varie en fonction du type de modèle choisi mais d'une manière générale, celui-ci est compris entre 12 et 18 kgs par module ce qui équivaut à environ 11 kgs/m² à 12 kgs/m².
En fonction du type de pose choisi, le poids total de l’installation va cependant varier sensiblement :
- pour une pose en surimposition avec des supports, il convient de rajouter 2 à 3 kgs/m² pour un poids total d’environ 15 à 18 kgs/m² ;
- pour une pose en surimposition avec lestage, il faut ajouter environ 40 kgs/m² supplémentaire soit un poids total compris entre 50 et 60 kgs/m² ;
- pour une intégration au bâti, comptez environ 10 kgs/m² supplémentaire pour un total de 20 à 25 kgs/m².
Il convient alors de multiplier ces poids moyens par le nombre de modules à installer en fonction du dimensionnement de votre installation.
Voici un tableau récapitulant les poids moyens constatés pour une installation solaire en fonction de la puissance des panneaux :
|
Puissance de l’installation photovoltaïque |
Nombre de modules photovoltaïques |
Poids total de l’installation |
|---|---|---|
|
3 kWc |
8 |
160 kgs |
|
6 kWc |
16 |
320 kgs |
|
9 kWc |
24 |
480 kgs |
Ces poids moyen constatés peuvent varier de façon plus ou moins importante en fonction de la technique de pose sélectionnée, notamment dans le cas d’une pose avec lestage.
Que faire pour gérer le poids d’une installation solaire ?
La prise en compte du poids de l'installation solaire est indispensable pour déterminer si la structure existante est en capacité de supporter ce nouvel équipement sans compromettre la stabilité du bâti. Pour ce faire, il est nécessaire de vérifier la résistance de la toiture au cours d'une étude minutieuse afin de pouvoir, le cas échéant, adapter l'installation en conséquence et ainsi assurer sa durabilité dans le temps.
Réalisation d’une étude de la toiture et de la charpente
L'installation de panneaux solaires en toiture nécessite au préalable la réalisation une étude approfondie de la toiture et de la charpente afin d'évaluer leur capacité à supporter le poids des futurs modules photovoltaïques Une analyse minutieuse est notamment nécessaire pour déterminer si des renforcements sont nécessaires pour garantir la sécurité et la durabilité de l'installation mais aussi de la toiture.
L'installateur en charge de la mise en service du système photovoltaïque doit effectuer dès le premier rendez-vous un plan de calepinage de l'installation prenant en compte notamment les besoins en électricité du foyer, l'orientation de la maison, l'inclinaison du toit mais aussi la configuration de la toiture. A partir de ces informations, il détermine le type de panneaux et le nombre de modules à installer.
La configuration envisagée doit ensuite être mise en rapport avec la capacité du toit à supporter les panneaux. Des mesures précises sont notamment effectuées afin d'évaluer la solidité de la toiture et de calculer le poids maximal que celle-ci peut soutenir.
L'état de la toiture est également pris en compte. En effet, les panneaux solaires ont une durée de vie de 30 ans environ qui peut même parfois se prolonger jusqu'à 40 ans. Il faut alors anticiper l'éventuel besoin de réfection de la toiture pour ne pas avoir à déposer puis réinstaller l'installation photovoltaïque au bout de 10 ou 20 ans. En fonction de l'état des lieux effectué par l'installateur professionnel, des travaux ou des ajustements de l'installation peuvent être recommandés au préalable pour assurer une installation sécurisée et efficace ainsi qu'une optimisation du rendement énergétique sur le long terme.
Vérifier la résistance du type de toiture
L'installation de panneaux solaires nécessite de vérifier le niveau de résistance du toit. La charge supplémentaire exercée par les panneaux solaires peut en effet être significative et varier en fonction du poids des panneaux et du système d'ancrage choisi.
Pour déterminer la capacité de résistance du bâti, il faut notamment prendre en considération le type de toiture installé. Une toiture inappropriée peut en effet présenter des risques de dommages structurels et dans le pire des cas un risque d'effondrement provoquant la détérioration de l'équipement et mettant en péril la sécurité du bâtiment et de ses occupants.
Les toitures présentent ainsi des capacités de résistance différentes et une aptitude à supporter une charge supplémentaire qui varie en fonction des propriétés intrinsèques des matériaux utilisés. Les toits avec des tuiles, des ardoises ou des panneaux en fibrociment peuvent généralement supporter le poids des équipements solaires. A l'inverse, les charpentes métalliques recouvertes de tôle peuvent ne pas être suffisamment résistantes pour ce type d’installations. Il en est de même pour les toitures en bac acier même si leur état entre également en ligne de compte.
Bon à savoir
Pour calculer le poids total pouvant être supporté par la toiture, le professionnel prend en compte tous les éléments qui peuvent exercer une force sur la structure. C'est le cas des charges permanentes telles que le poids des matériaux mais aussi des charges liées aux évènements climatiques tels que la neige, le vent ou encore l'humidité. Ces charges climatiques sont généralement mesurées en prenant en compte le poids de la neige multiplié par un coefficient de 1,2 pour les autres aléas météorologiques. Elles sont enfin additionnées aux charges permanentes de structure.
Voici un tableau récapitulant les charges pouvant être supportées selon le matériau de toiture utilisé :
|
Matériau de toiture utilisé |
Poids moyen supporté |
|---|---|
|
Toiture en ardoise fibrociment |
20 kgs/m² |
|
Toiture en ardoise naturelle |
25 kgs/m² |
|
Toiture en bac acier |
8 kgs/m² |
|
Toiture en tôle fibrociment |
20 kgs/m² |
|
Toiture en tôle ondulée |
6 kgs/m² |
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Toiture en tuile béton |
40 kgs/m² |
|
Toiture en tuile de terre cuite |
70 kgs/m² |
Quelles sont les conséquences d’une installation solaire d’un poids excessif ?
L'installation d'un système de panneaux solaires dépassant la capacité de charge maximale d'une toiture peut avoir des conséquences importantes voire même désastreuses pour le bâti mais aussi pour les occupants.
Tout d'abord, un poids excessif peut endommager la structure du toit, provoquant des fuites et compromettant potentiellement l'intégrité de tout le bâtiment. Une installation trop lourde peut également aggraver les risques d'infiltration d'eau entraînant des moisissures et causant des dommages coûteux à long terme par exemple au niveau des revêtements, de l'isolation ou même des matériaux de construction.
Un poids excessif sur une toiture peut par ailleurs augmenter les risques d'affaissement ou même d'effondrement complet de l’installation notamment en cas de conditions météorologiques extrêmes telles que des tempêtes violentes ou une accumulation importante de neige.
Une surcharge du toit peut également avoir des répercussions supplémentaires directement sur la structure du bâtiment et en particulier au niveau des murs porteurs et des poutres avec pour conséquence de potentiels problèmes de stabilité à long terme.
Les répercussions d’une charge insuffisante
Si le poids trop important de l’installation photovoltaïque peut être problématique à long terme voire même dangereuse, les panneaux solaires doivent cependant être suffisamment lourds pour fonctionner de façon optimale.
De plus, une charge insuffisante risque également d'affecter les performances énergétiques du système solaire. Une mauvaise répartition du poids peut entraîner des vibrations excessives ou même déplacer les panneaux solaires de leur position initiale. L'orientation ainsi que l'inclinaison idéale des modules peuvent alors ne plus être respectées, ce qui peut diminuer l'efficacité globale de l'équipement solaire et affecter son rendement.
Avant toute installation, prenez donc soin de vérifier que le poids total des panneaux solaires est adapté à la capacité de charge de la toiture ainsi que de la charpente mais aussi qu'il est suffisant pour résister aux aléas climatiques. Pour ce faire, faites appel dans la mesure du possible, aux services d'un professionnel qualifié et expérimenté dans le domaine du photovoltaïque.
Que faire si la toiture ne supporte pas l’installation de panneaux solaires ?
Lorsque la toiture ne peut supporter l'installation de panneaux solaires, il est toutefois possible d'envisager différentes alternatives pour produire sa propre électricité à partir du rayonnement solaire.
L'aménagement d’un équipement au sol
Lorsque la toiture d'un bâtiment ne peut supporter le poids des panneaux solaires, les propriétaires peuvent alors opter pour l'aménagement des modules photovoltaïques au niveau du sol. Cette solution consiste alors à installer les panneaux sur une structure montée directement sur le sol. Elle nécessite cependant de disposer d'un espace disponible et adapté sur son terrain afin d'accueillir les panneaux de façon optimale pour garantir une bonne production d'énergie solaire.
L'installation au niveau sol permet par ailleurs de bénéficier d'une plus grande liberté pour choisir l'orientation et l'inclinaison la plus adaptée pour les panneaux afin d'optimiser le rendement de l'installation (dans l'idéal une orientation plein Sud et une inclinaison à 30°). En choisissant cette option, vous pouvez donc profiter pleinement des avantages de l'énergie solaire sans compromettre la sécurité ou l'intégrité structurale de votre bâtiment.
Bon à savoir
L'installation de panneaux solaires au sol n'ouvre pas droit aux aides financières des pouvoirs publics afin de rentabiliser plus rapidement son investissement . Elles sont en effet réservées pour une pose en toiture.
Installation dans d’autres structures du logement
Outre la toiture et le sol, l'installation de panneaux solaires peut également être réalisée sur d'autres structures du logement, lorsque aucune des options précédemment citées ne conviennent. Les garages, les abris de voiture, les carports, les pergolas ou même les auvents peuvent par exemple constituer des emplacements viables pour l'installation des panneaux solaires à condition qu'ils soient en mesure de répondre à certaines exigences en termes de résistance et d'exposition au soleil.
Avant de procéder à l'installation, il est là encore nécessaire de réaliser une étude approfondie pour vérifier si ces structures peuvent supporter le poids des panneaux solaires et garantir leur stabilité dans le temps.
Les tuiles solaires
Les tuiles solaires constituent une innovation majeure dans le domaine de l'énergie photovoltaïque. Intégrées directement dans la toiture, ces tuiles captent la lumière du soleil pour produire de l'électricité tout s'intégrant parfaitement à la toiture existante pour préserver l'esthétique du bâtiment.
Les tuiles solaires sont par ailleurs plus robustes et permettent une meilleure isolation que les tuiles traditionnelles. Malgré un prix d'installation plus élevé que pour les panneaux solaires, il s'agit d'un investissement rentable puisqu'elles ont une durée de vie aussi importante que les modules photovoltaïques et permettent donc de réaliser des économies sur ses factures d'électricité pendant de nombreuses années tout en diminuant son empreinte carbone.
Location de votre toit
Si vous ne vous sentez pas à l'aise avec l'utilisation de l'énergie solaire pour vos besoins domestiques, vous avez également la possibilité de louer votre toiture à une société spécialisée dans le photovoltaïque. Celle-ci exploitera alors le rayonnement solaire sur le toit de votre maison, s'occupera de tous les aspects relatifs à l'installation et à l'entretien des panneaux solaires et couvrira l'ensemble des frais liés à cette exploitation. En contrepartie, vous pouvez alors bénéficier d'une réduction sur vos factures d'électricité chaque mois.