Comment construire une centrale solaire au sol sans faire appel à un professionnel ?

Avec la hausse des prix de l’énergie, la raréfaction des ressources et l’indispensable transition énergétique à réaliser, il peut être très intéressant de réaliser chez soi une installation photovoltaïque afin de couvrir une partie de ses besoins en électricité. Néanmoins, l’investissement n’est pas systématiquement rentable si l’on considère le coût de pose par un professionnel. En effet, selon les régions et la demande, ce coût peut représenter jusqu’à deux fois le prix du matériel ! Il y a donc d’énormes économies à faire soi-même son installation photovoltaïque. Voici notre tutoriel pour réaliser votre centrale solaire au sol pas-à-pas.

1 – Préparer son projet

1.1 – Estimer ses besoins et dimensionner

Le première chose à faire est de bien évaluer votre capacité à consommer votre propre production d’électricité, car cette erreur initiale affectera la rentabilité de l’installation. Surdimensionnée, vous perdrez une partie de la production vers le réseau (injection gratuite dans le cas d’une centrale solaire au sol). Et à l’inverse, sous-dimensionnée, l’installation n’aura pas d’impact significatif sur votre facture ni vos habitudes. Dans les deux cas, cela se traduira par un sentiment de frustration.

• Récupérez auprès de votre fournisseur d’énergie les tableaux de vos consommations mensuelles, voire même journalières dans l’idéal.
• Évaluez vos consommations moyennes mensuelles d’avril à septembre (le jour le plus long le 21 juin)
• Soustrayez-y les consommations nocturnes. N’incluez pas les consommations programmables le jour (pompe de piscine, voiture électrique, chauffe-eau)

Cette consommation moyenne mensuelle peut être autoproduite jusqu’à 70 % par votre centrale. Ainsi cette consommation en kWh, représente un 1/6ᵉ de la puissance de votre centrale (ex : 500 kWh en moyenne donne une centrale de 3 000 Wc). Bien sûr, ce calcul est à affiner et dépend énormément de vos habitudes et de vos équipements électriques.

• Comptez environ 270 Wc par m² au sol.

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1.2 Choisir le bon emplacement

Trouver un bon emplacement est crucial pour produire dans de bonnes conditions. Respectez ces conseils pour réussir votre installation :

• Choisissez un espace très ouvert, majoritairement au sud.

• Écartez-vous des ombres portées par les éventuels obstacles de la course du soleil.

• Sélectionnez une zone raccordable électriquement à votre maison dans des conditions raisonnables.

• Orientez votre projet selon la disponibilité de votre terrain et vos besoins d’électricité. Si vos besoins se concentrent davantage le matin ou le soir, orientez respectivement un peu plus à l’est ou à l’ouest.

• Envisagez de diviser vos panneaux selon différentes orientations pour surmonter une contrainte physique (manque d’espace, obstacle…)

NB : si vos panneaux ne sont pas tous orientés vers le même point ou s’il y a de nombreuses ombres portées potentielles, notez cette caractéristique pour la prochaine étape.

1.3 Faire les bons choix techniques

Dans le cadre d’une centrale en autoconstruction réglementaire et sans Consuel, il n’y a majoritairement que deux choix envisageables :

• L’onduleur de chaine réseau : ce choix convient aux installations orientées de front et sans obstacles majeurs. C’est la solution la plus économique.

• Les micro-onduleurs : cette technologie permet de gérer chaque panneau individuellement ou en couple, et ainsi permettre différentes orientations de manière optimisée. De plus, le coût est supérieur et ces matériels obligent une maintenance à l’arrière des panneaux potentiellement peu accessible.

La plupart des onduleurs de chaine ont un indice de protection IP65. C’est-à-dire que le matériel peut supporter des projections d’eau. Néanmoins, la plupart des fabricants exigent une situation abritée des éléments (pluie, neige, UV) dans leurs notices d’installation.
Les micro-onduleurs quant à eux ont pour la majorité un indice de protection IP67. Ils sont conçus pour être exclusivement à l’extérieur et ont une garantie souvent bien plus longue (parfois jusqu’à 25 ans).

Les onduleurs hybrides ou off-grid, bien plus chers, sont destinés aux installations avec gestion de batterie, et donc exclus des installations en autoconsommation sans Consuel.

2 – Réaliser les démarches administratives

En tant que particuliers, il nous est permis depuis 2017 d’être autoconstructeur ET autoconsommateur d’électricité, mais ce droit est conditionné à certaines règles dictées par le Code de la construction, le Code de l’urbanisme et le Code de l’énergie.

L’autorisation d’urbanisme : dans le cas d’une centrale au sol, la délivrance d’une autorisation de travaux n’est pas obligatoire, sauf dans les cas suivants :

• Hauteur de la structure supérieure à 1,80 m.
• Puissance supérieure à 3 kWc.
• Secteur en périmètre Monument Historique (dit MH).

Pour ces cas, il faudra établir une déclaration préalable auprès de la mairie.

L’autorisation de raccordement au réseau : avant d’engager des travaux et de relier votre centrale au réseau de distribution public, une demande de raccordement est obligatoire et gratuite auprès d’ENEDIS. Vous devrez remplir le formulaire CACSI, décrire votre projet et respecter les conditions suivantes :

• Puissance de l’installation de 3 kWc maximum.
• Matériels homologués et validés par le service instructeur.

L’attestation de conformité n’est pas obligatoire si l’installation ne dispose pas de batteries et que le raccordement est conforme aux prescriptions de sécurité. Si vous installez des batteries, il faudra obtenir une validation par l’organisme du Consuel. Cette procédure est payante et consiste en une inspection physique de votre installation par des experts.

3 – Préparer le support

3.1 – Commander le matériel

Passez commande auprès d’un fournisseur de matériel solaire reconnu, disposant d’un service après-vente et d’un support technique pour vous accompagner en cas de difficultés. Il est vivement recommandé de se procurer des systèmes en kit complet ou a minima, avec chaque coffret précablé, parfois appelés « plug and play ».

3.2 – Préparer les réseaux

• Sélectionnez et dimensionnez le câble d’alimentation en fonction de la puissance et de la distance jusqu’au point de raccordement. Des tableaux de sélection sont disponibles auprès de votre fournisseur ou sur internet. Par exemple, pour une puissance de 3 kW, un câble cuivre de section 3G2.5mm² permet de se raccorder jusqu’à une distance maximale de 29 mètres.
• Suivant le matériel fourni et votre région (obligation parafoudre), la section du raccordement à la terre peut être différente (6 mm² ou 16 mm²), voire séparée du câble d’alimentation. Suivez les prescriptions du fournisseur et les schémas de montage fournis. En cas de doute, contactez le fournisseur de votre matériel solaire.
• Si votre réseau est enterré, creusez une tranchée suffisamment profonde pour que les câbles ne risquent pas d’être touchés par un outil de jardin.
• Préfilez une gaine de protection de diamètre 40 mm avec vos câbles de raccordement.
• Déposez la gaine recouverte d’une couche de terre dans le fond de la tranchée puis installez un filet avertisseur sur toute la longueur avant de reboucher définitivement.
• Si votre réseau est aérien, prévoyez des protections mécaniques et contre les UV (Chemins de câble, goulottes, fourreaux…)
• Si l’onduleur n’est pas à proximité des panneaux, il faudra faire cheminer les câbles en courant continu sans connecteurs MC4 pour passer les gaines (attention aux pertes en ligne, voir partie 4.2).

3.3 – Installer la structure porteuse

Aplanissez la surface d’accueil. Obligatoire pour un système lesté, une installation à plat facilitera l’installation et la mise à niveau. Plusieurs choix s’offrent à vous pour installer vos panneaux :

Solution 1 – Le fait maison / DIY : vous pouvez tout à fait créer votre propre structure au sol ou adapter un aménagement existant. Vous pourrez mettre en œuvre vos compétences de bricoleur tout en imaginant des coactivités possibles entre votre centrale et un besoin sous 1,80 m : un chenil, un bucher, un poulailler, une cabane à outils ou un abri pour la tondeuse, etc. Une structure est composée de 3 éléments :

• La fondation : elle peut être en béton d’un seul tenant, en blocs coulés en place ou préfabriqués. Cette solution vous assure d’une stabilité forte. Il est également possible de mettre en œuvre des pieds de poteaux à planter ou à visser. Cette solution plus facile à mettre en œuvre est à réserver aux situations abritées des vents violents et devra être complétée d’un important lestage.
• L’ossature : le bois est le matériau le plus simple à mettre en œuvre, mais il faudra toutefois s’assurer de la résistance des matériaux avec des sections de bois suffisantes. Si vous n’avez pas de notion ou de conseil sur ce point, n’hésitez pas à vous inspirer de ce qui est vendu dans le commerce : abri, carport, kiosque, pergola… L’acier est bien plus solide, mais requiert de bonnes compétences en métallerie.
• Les rails de support : pour vous faciliter le montage, il peut être plus facile de se procurer des rails de montage pour panneaux (voir partie 4.1). Pour la fabrication maison, en guise de rail, il est possible de visser directement des tubes carrés en acier ou en aluminium directement dans l’ossature. Il est ensuite possible d’utiliser les trous pré-percés des cadres des panneaux pour les fixer aux rails au moyen de boulons-écrous. Pensez à faire un système d’accroche légèrement souple (légers jeux dans les trous de fixations, rondelles de calage souples, espaces entre panneaux) pour que la dilatation thermique puisse s’exprimer.

Solution 2 – La structure préfabriquée et le bac lesté : les fournisseurs de matériel vendent généralement des systèmes de pose au sol. Plus chers, mais plus simple à déployer, ces systèmes en « mécano » ne demandent souvent pas plus de quelques heures pour préparer l’accueil des panneaux.

NB : Fait maison ou préfabriqué, vous devez toujours prévoir un moyen d’ancrage solide ou un lestage important (une centaine de kilogrammes par panneau !)

4 – Installer les équipements

4.1 – Poser les panneaux

Installez vos panneaux sur les rails de guidage ou votre système d’accroche, en préparant les fixations à l’avance.

• Sur rails, les fixations se composent de 3 éléments : une platine qui se glisse dans le rail, un écrou de liaison et une bride pour pincer la face du panneau. Prépositionnez les platines dans les rails avant d’apposer le panneau puis fixez-le en serrant la bride (pas trop fort, mais fermement)
• Les fabricants de fixations redoublent d’efforts pour multiplier les termes techniques d’un même matériel : clamp, clame, bride, brackets, étriers, étaux, pinces, taquets… attention cependant à la compatibilité rail/bride.
• Pour cette étape, se faire aider pour porter les panneaux est utile. D’une vingtaine de kilos et de près de 2 mètres, les panneaux PV peuvent rapidement terminer leur vie sur un angle saillant.

4.2 – Installer les coffrets et onduleurs

Posez les coffrets et onduleurs en respectant les prescriptions du fabricant (exposition aux éléments, rectitude…). Les équipements se composent : d’un coffret DC (courant continu coté PV), d’un onduleur qui transforme le courant continu en courant alternatif 230 V et d’un coffret AC (courant alternatif du réseau). Les coffrets de sécurité assurent la protection des équipements et des intervenants.

• En cas de micro-onduleurs, il n’y a pas de coffret DC, car ils sont directement raccordés derrière les panneaux.
• Parfois, les coffrets AC/DC sont montés dans un coffret unique.
• Si l’onduleur n’est pas à proximité des panneaux, il faudra néanmoins respecter une distance maximale de 10 m avec les câbles fournis. Pour une distance supérieure, contactez le fournisseur pour éventuellement augmenter la section de 4 mm² en 6 mm².

5 – Réaliser les câblages

5.1 – Câbler le réseau en courant continu (DC)

• Assurez-vous de garder les disjoncteurs sur « off » tant que la mise en service n’est pas prête.
• Le câble DC est un câble spécifique pour le photovoltaïque, souvent en 4 mm² ou 6 mm².
• Le raccordement se fait en série sur les onduleurs de chaine en passant par un coffret de protection DC
• Les connexions se font à l’aide de connecteur MC4. Rapides et efficaces, ces connecteurs évitent les erreurs de raccordement entre les polarités (+) et (-)
• Avec micro-onduleurs, les raccordements DC se font directement dessus en raccords MC4.

5.2 – Câbler le réseau en courant alternatif (AC)

• Assurez-vous de garder les disjoncteurs sur « off » tant que la mise en service n’est pas prête.
• En suivant le schéma de montage du coffret AC, connectez le câble d’entrée provenant de l’onduleur (ou des micro-onduleurs) sur le disjoncteur différentiel dans le coffret.
• Connectez le câble précédemment acheminé en partie 3.2 depuis le point de raccordement domestique dans le coffret AC.
• Si votre matériel est en extérieur, veillez particulièrement à la bonne étanchéité des presse-étoupes de pénétration.

5.3 – Câbler le réseau de terre de la structure et des panneaux

Toutes les parties métalliques de l’installation doivent être reliées au réseau de terre en 6 mm² couleur vert-jaune
• Connectez chaque rail au réseau de terre au moyen d’une cosse et d’une vis autoforeuse ou en utilisant un système fourni avec le rail
• Connectez chaque panneau au réseau de terre suivant une de ces possibilités :
En utilisant directement un câble vert-jaune raccordant rails et panneaux à l’aide d’attache rapide, de cosses et de vis adaptées (les panneaux ont un trou en attente pour loger ce raccordement).
En utilisant un système de raccordement compatible et fourni avec le rail (système de griffe connectant panneaux et rails)
• Les structures des panneaux ne doivent pas servir de liaison entre panneaux. Il faut une connexion extérieure.

5.4 – Câbler le réseau de terre des coffrets

Dans le coffret DC

• Connectez les câbles de terre du champ solaire (A) à la barrette de terre du coffret DC
• Connectez le parafoudre à la barrette de terre (si non déjà précablé) et à un câble (B) vert-jaune de 16 mm² (ou 6 mm² suivant prescription du fournisseur) vers le réseau de terre de votre habitation.

Dans le coffret AC

• Connectez la barrette de terre du coffret AC à un câble (B) vert-jaune de 16 mm² (ou 6 mm² suivant prescription du fournisseur) vers le réseau de terre de votre habitation.
• Connectez la terre du câble de raccordement de l’onduleur (C) sur la barrette de terre du coffret AC.

Si le coffret AC peut être connecté à la terre via un câble 6 mm² et que le câble de puissance 230 V alimentant le tableau de la maison est un 3G6mm² (c’est-à-dire trois câbles 6 mm² dont un dédié à la terre) alors le câble vert-jaune peut être utilisé pour relier à la terre de l’habitation. Suivez les prescriptions de montage.

6 – Mettre en service

6.1 – Raccorder au tableau général

Sur une prise

Ce type de raccordement est possible, mais doit respecter certaines limites de mise en œuvre.

• Avoir des prises aux normes
• Ne dépassez pas une puissance de 1600 Wc sur un seul circuit de prises
• Assurez-vous que le disjoncteur de la prise est dimensionné en 16 A ou 20 A et raccordé à un interrupteur différentiel 30 mA. (Section des câbles en 2,5 mm² mini)
• Supprimez toutes les multiprises de cette prise électrique.
• Respectez une distance de câble maximale de 25 m (pour une plus grande distance, le câble devra être dimensionné en conséquence. Voir premier point en Partie 3.2)

Dans le tableau électrique

• Coupez le courant, travaillez hors tension.
• Installez un nouveau disjoncteur dans votre tableau électrique comme si vous alliez installer un appareil consommateur spécifique (lave-linge, four…) et inscrivez la mention « photovoltaïque » pour l’identifier
• Assurez-vous que les disjoncteurs de la ligne et le nouveau disjoncteur sont connectés à un interrupteur différentiel 30 mA
• Créez des ponts de raccordement avec les disjoncteurs voisins (par le haut, au moyen de peignes d’alimentation ou de câbles de section adéquate)
• Par le bas du disjoncteur, raccordez le fil phase et neutre provenant de votre centrale photovoltaïque.
• Raccordez la terre depuis le coffret AC de la centrale à la barrette de terre de votre tableau électrique.

6.2 – Mettre en service la centrale 🥳

Tous les câbles sont correctement serrés, les organes de sécurités sont installés, il est temps de démarrer l’installation et de produire les premiers kilowattheures ! Commencez par enclencher le disjoncteur de l’armoire électrique, du coffret DC et terminez par celui du coffret AC. L’onduleur ou les micro-onduleurs vont détecter la présence du courant, se synchroniser avec la fréquence 50 Hz du réseau public et feront monter en charge la puissance jusqu’à atteindre le maximum disponible pour les panneaux.

6.3 – L’art de l’autoconsommation

Votre centrale est désormais prête à produire de l’électricité bas-carbone pour votre logement. La lumière du soleil aura un impact direct sur votre mode de vie et votre facture d’électricité. Pour optimiser cette nouvelle ressource, il vous faudra modifier vos habitudes ou mettre en place des moyens domotiques pour valoriser votre investissement efficacement.

Pour vous aider, il est très probable que votre onduleur puisse transmettre les données de production et que celles-ci soient accessibles en temps réel sur une application smartphone du fabricant. Assurez-vous au préalable que les onduleurs soient communicants en wifi ou ethernet (pour le monitoring).