La sécurité prime lors de l'installation de panneaux solaires

Les panneaux solaires doivent toujours être montés correctement pour résister à toutes les conditions météorologiques. On pense en premier lieu aux ballasts et aux ancrages standard, mais ceux-ci ne peuvent pas toujours être appliqués. Quelles sont les possibilités qui s'offrent à vous et que devez-vous absolument prendre en compte en tant qu'installateur?

Normes et valeurs

IN 1991-1-4

L'Eurocode 1 (IN 1991-1-4) régit le calcul de charge de vent. Le code définit la manière dont les forces doivent être calculées lors de la conception d'une structure soumise à différents types de charges et pour certaines constructions spéciales. Les panneaux solaires en font donc partie.

Avant d'installer un système de montage pour panneaux photovoltaïques, il est donc nécessaire d'effectuer un calcul précis afin de déterminer le nombre de points de fixation ou le lestage nécessaire pour renforcer le système. Ces calculs doivent être effectués à l'aide des normes Eurocode mentionnées, souvent accompagnées d'une annexe nationale par pays.

Dans le cas présent, la norme EN 1991-1-3 s'applique aux charges de neige et la norme EN 1991-1-4 aux charges de vent. En outre, aux Pays-Bas, les calculs sont toujours effectués en utilisant les dispositions de la norme spécifique pour les systèmes photovoltaïques: NEN 7250. Malheureusement, il n'existe pas encore de version européenne de cette norme. Toutefois, elle constituerait un bon complément pour les autres pays et apporterait plus de clarté et de cohérence.

Critères de calcul

Le vent qui passe sur un bâtiment est comprimé par celui-ci et dévié autour de lui. Par conséquent, le vent s'accélère sur les bords du bâtiment, y compris lorsqu'il souffle sur un toit. Le vent accéléré se relâche au niveau des coins et des bords du toit. 

Cela génère des tourbillons qui créent une aspiration localisée du vent à la surface du toit. Cette aspiration du vent varie rapidement dans le temps, produisant des pics de charge localisés sur la surface. Le degré d'aspiration dépend de la direction du vent et de l'inclinaison du toit.

L'aspiration du vent sur la surface du toit n'a pas la même force partout. L'Eurocode tient compte de ces effets en utilisant des zones de toit et en donnant des valeurs différentes pour les facteurs de forme en fonction de l'inclinaison du toit et de l'angle d'approche.

Malheureusement, il n'existe pas encore de version européenne de la norme néerlandaise pour les installations photovoltaïques

Les calculs effectués conformément à la norme relative au vent (EN 1991-1-4) tiennent compte de trois forces que le vent peut exercer sur les panneaux photovoltaïques: la force ascendante (qui tire le panneau vers le haut), la force descendante (qui pousse le panneau vers le bas) et la force de cisaillement (qui déplace le panneau latéralement). Ces forces peuvent également se produire simultanément dans certaines situations, ce qui est également pris en compte dans le calcul.

Les calculs de la charge de neige (EN 1991-1-3) déterminent le poids supplémentaire à prendre en compte sur les panneaux et sur le toit en cas de neige persistante (pendant de longues périodes). Il s'agit d'un facteur important à prendre en compte dans certaines régions d'Europe.

Solutions standard

Principaux facteurs

La charge du vent et la capacité portante sont généralement les critères les plus importants lors de l'évaluation des systèmes de montage de panneaux solaires. Les éléments photovoltaïques doivent être suffisamment résistants aux rafales et aux tempêtes, sans pour autant surcharger le toit. Le système de montage en question doit donc être capable de supporter les panneaux, mais ne doit pas peser trop lourd.

L'équilibre est parfois difficile à trouver. Il n'est pas très difficile de mettre au point un système de montage lourd capable de supporter n'importe quel panneau, mais un tel système surchargera rapidement le toit. En revanche, un système composé de matériaux plus légers épargnera le toit, mais pourrait éventuellement s'effondrer sous la pression des panneaux ou du vent.

Mesurer, c'est savoir

Concrètement, il est possible de contacter la plupart des fabricants et distributeurs de systèmes de montage pour faire calculer le coût de l'installation envisagée. En tenant compte de la capacité de charge du toit et de l'exposition des panneaux au vent, on peut voir à l'avance quelle est la meilleure solution.

Idéalement, les systèmes de montage sont approuvés par des organismes indépendants et offrent une capacité de charge et une résistance au vent fixes. En particulier pour les toits de plus de 25 m de haut, il est conseillé de faire appel à l'expertise des fournisseurs.

Cependant, de nombreux éléments doivent être pris en compte dans ce type de calculs. Par exemple, il faut tenir compte des espacements requis, du nombre de rails nécessaires, du nombre d'ancrages, etc. Une fois calculé et planifié, le système est souvent assez facile à installer pour un installateur expérimenté. Toutefois, la plupart des fournisseurs peuvent fournir une assistance sur le chantier. Certains fabricants proposent également des outils de calcul en ligne.

La stabilité d'un toit sur lequel un système PV doit être installé doit être correctement vérifiée au préalable (par un expert le cas échéant) afin de déterminer s'il est adapté aux forces et au poids d'un système photovoltaïque. Etant donné que cet investissement produira de l'énergie pendant les 25 prochaines années, il est conseillé de vérifier si l'étanchéité de la toiture n'est pas endommagée et s'il y a des travaux de rénovation à effectuer avant d'installer le système.

certifications

Dans l'idéal, ces systèmes de montage bénéficient de plusieurs certifications en Europe, ce qui donne aux clients l'assurance qu'ils utilisent le système de montage approprié. Il existe plusieurs organismes qui délivrent les certificats nécessaires: ETN, DiBt, CSTB, UL, MCS, TÜV et ETN. Les fabricants offrent généralement une garantie d'au moins 10 ans, qui peut être portée à 25 ans dans de nombreux cas.

Bien entendu, il s'agit de respecter scrupuleusement les instructions du fabricant afin de conserver la garantie intacte. Cela peut aller très loin: il arrive que soit déterminé le couple exact avec lequel les pinces doivent être serrées.

En outre, le lestage doit être réparti conformément au plan de construction et la liaison équipotentielle doit être effectuée selon les instructions du fabricant. Il convient donc de lire attentivement le manuel et, si nécessaire, de consulter les vidéos sur le site web du fabricant.

Cas problématiques

En général, il y a deux types de toits qui posent régulièrement des problèmes pour installer des panneaux solaires en toute sécurité. Il y a tout d'abord les toits plats dont la capacité portante est insuffisante pour supporter le poids supplémentaire du lestage, ou sur lesquels il est difficile d'appliquer le lestage pour d'autres raisons.

Les toits en pente recouverts d'EPDM, de PVC ou de bitume constituent un autre cas problématique. L'étanchéité peut être compromise et la capacité de charge peut également être insuffisante. De nouvelles solutions sont apparues récemment sur le marché, comme des systèmes intégrés à la membrane du toit avec des certifications spécifiques, ce qui rend inutile tout lestage supplémentaire. Par conséquent, les toits qui n'ont pas une capacité portante élevée peuvent encore être utilisés de manière optimale pour produire de l'électricité renouvelable.

Une solution étanche et légère est donc nécessaire pour ces toits. C'est pourquoi certains fabricants proposent des ancrages spéciaux, qui sont recouverts d'une garniture d'étanchéité en bitume/PVC ou EPDM. Cela permet non seulement de retenir l'eau, mais aussi d'interrompre tout pont thermique. Il est essentiel que la garniture d'étanchéité soit scellée correctement. Mieux vaut confier cette tâche à un couvreur.

D'autres systèmes n'utilisent qu'un seul type de profilé de base et un seul type d'attaches intermédiaires et finales réglables. Ceux-ci peuvent alors être utilisés pour tout type de toit en pente, comme les toits en tuiles, les toits trapézoïdaux, les toits ondulés, les tuiles en acier, les toits en bitume et les toitures joint debout. De nombreux fabricants produisent ensuite des solutions personnalisées pour les différents types de matériaux de toiture, tels que les tuiles, les tôles ondulées, le métal et le bitume.

Sécurité incendie

Il va de soi que les systèmes de montage des panneaux solaires doivent répondre aux exigences mécaniques nécessaires. Mais la sécurité doit également être assurée en cas d'incendie. C'est pourquoi il existe des tests qui examinent la résistance au feu des systèmes de montage.

Au cours de ce test, un incendie est déclenché à l'extérieur d'un toit dans un scénario catastrophe et pendant 10 minutes, on observe la résistance du système de montage lorsque le feu se propage vers le système photovoltaïque.

Les matériaux de ces systèmes devraient rester presque entièrement intacts pendant l'essai à la flamme. Certains matériaux ralentissent même la propagation du feu, par exemple s'il s'agit d'un système entouré de déflecteurs de vent. Cela peut également être le cas pour des matériaux très légers. Il convient donc de toujours vérifier la sécurité incendie des systèmes de montage.

Protection contre les chutes

Un aspect moins évident pour le consommateur, mais d'autant plus important pour l'installateur, est la protection contre les chutes. En effet, vous voulez pouvoir installer des panneaux solaires en toute sécurité et, en particulier pour les grandes installations, une protection anti-chute supplémentaire peut apporter une valeur ajoutée.

Au lieu d'installer des garde-corps coûteux ou d'autres solutions sur le toit, la protection contre les chutes peut être réalisée directement sur le système de montage photovoltaïque. Cela nécessite peu de matériel et de temps d'installation. En principe, les fabricants proposent des systèmes de fixation avec des rails ou des cordes.

Concrètement, il est possible de contacter la plupart des fabricants et distributeurs de systèmes de montage pour faire quantifier l'installation prévue

Les fabricants vous donneront volontiers des conseils détaillés pour choisir la solution adéquate. Les systèmes de protection anti-chute pour les systèmes photovoltaïques sont peu coûteux à l'achat. Ils peuvent être installés assez facilement dans les bâtiments neufs et existants. La protection contre les chutes peut également être utilisée pour d'autres travaux sur le toit après l'installation.

La norme CEI 60364 exige également que toutes les parties métalliques aient une liaison équipotentielle. Cela permet d'éviter les différences de tension entre les pièces, qui pourraient provoquer un choc et une chute.

Les connexions entre les composants de nombreux systèmes de montage sont donc conçues de manière à ce qu'après une installation correcte, il y ait toujours un contact conducteur et que les composants aient une liaison équipotentielle. Cela s'applique également aux pinces qui entrent en contact avec le châssis du module solaire.

Perspectives d'avenir

La gestion des câbles semble gagner en importance de manière générale. Par exemple, aucun câble ne doit entrer en contact avec la surface du toit ou avec des composants susceptibles d'endommager un câble. De nombreux fabricants et fournisseurs proposent donc les pinces à câbles et connecteurs, les chemins de câbles et les abris photovoltaïques nécessaires.

En outre, la réduction de l'empreinte carbone des systèmes de montage devient de plus en plus importante. Certains distributeurs fournissent donc des composants fabriqués à partir de matériaux durables, tels que l'acier, munis de certificats compensant les émissions de CO₂ lors du processus de production. Ce faisant, le producteur d'acier est obligé de compenser cette quantité de CO₂ en investissant dans des technologies nouvelles et plus propres.

Les prix des panneaux solaires ayant fortement baissé, il devient intéressant d'investir également dans des applications où le rendement est un peu plus faible, comme les revêtements muraux. Les systèmes de façade ont évidemment un rendement plus faible en kWh/kWp en raison de leur orientation et de leur inclinaison moins idéales, mais les prix plus bas rendent ces applications intéressantes également.

Cela est confirmé par le fait que de plus en plus de fabricants de systèmes de montage proposent des solutions spécifiques pour ces systèmes. L'aspect visuel est également un atout dans ces cas: le bâtiment acquiert une apparence unique tout en étant capable de produire sa propre électricité.

En outre, à l'avenir, l'aspect des toits plats sera également axé sur l'évacuation contrôlée de l'eau. Pour ce faire, il convient d'utiliser un toit vert, afin d'obtenir un effet de rétention. Combinée à un système photovoltaïque, cette solution climatique est extrêmement intéressante.

Le toit vert permet de mieux contrôler le climat du bâtiment, d'assainir l'air, de soulager le système d'égouts et, en combinaison avec des panneaux solaires, de produire de l'énergie verte. Certains fabricants ont mis au point un système photovoltaïque entièrement intégré au toit vert, qui permet de monter les panneaux sans lestage supplémentaire et qui est fabriqué à partir de matériaux recyclés tels que le PVC et l'aluminium.

Avec la coopération de BluBase, K2 Systems, Novotegra et Van der Valk Solar Systems