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Energie Facteur 4 asbl - Chemin de Vieusart 175 - 1300 WavreTél: 010/24 16 14 - Site web: www.ef4.be – email: ef4@ef4.be

Le photovoltaïque à la portée du citoyen

Par Denis THOMAS

Foire verte (Cerfontaine)3 août 2007

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Energie Facteur 4 asbl

• Début des activités: 17 avril 2006• Activités

– Facilitateur photovoltaïque pour la Région wallonne

• Information et conseil pour tout qui le souhaite• Etudes de pertinence technico-économiques pour les

communes• Coordination de la filière photovoltaïque

– Gestionnaire du projet « 10 communes photovoltaïques pilotes en Région wallonne »

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Energie Facteur 4 asbl

• Autres activités– Organisation de conférences– Newsletter– Expertises dans le domaine des sources

d’énergie renouvelables

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Le photovoltaïque

1. Aspects techniques d’un système PV

2. Le PV, énergie du futur ?

3. Éléments règlementaires et financiers

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ASPECTS TECHNIQUESD’UN SYSTÈME PV

� Effet photovoltaïque� 3 générations technologiques� Système isolé / connecté au réseau� Ombrage - structure – orientation� Intégration au bâtiment

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Photovoltaïque

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Transformation de l’énergie

lumineuse en électricité

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Effet photovoltaïque

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PHOTON Electron

Trou

Electron

• Découvert en 1839 par Edmond Becquerel• Apparition d’une tension aux bornes d’un matériau semi-conducteur exposé à la lumière

• Production d’un courant continu

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1ère génération

• à base de galettes de silicium– Technologie la plus disponible– Technologie gourmande en silicium

(et donc coûteuse) – En phase commerciale– Rendement entre 12 et 20%

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3

9

1ère génération

• Fabrication d’une cellule

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1ère génération

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plaque avant transparente (verre extra-clair)

cadre en aluminium

ensemble des cellules interconnectées

feuilles d'EVA (acétate de vinyle) = encapsulant

plaque servant de substrat arrière (Tedlar ou verre)

• Fabrication d’un module (sandwich)

+ Boitier de connexion

+ Lamination

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1ère génération

• Quelques chiffres valables pour la Wallonie= Clé de calcul (cellules à base de silicium cristallin)

– Surface : 8 m²

– Puissance : 1 kWc = 1000 Wc– Électricité produite : 850 kWh/an (fixe, optimum)– Coût indicatif: 6000 € (htva)

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Il faudrait donc 32 m² de panneaux

photovoltaïques (± 24 000 € htva) pour

couvrir les consommations électriques d’un

ménage wallon moyen (3400 kWh/an)

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1ère génération

• Exemple : Dexia (29-08-2006)

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– Surface: 458 m²– Puissance: 60 kWc– Production d’électricité :

42 800 kWh/an

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4

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2e génération• Couches minces

– Utilisation de peu de matière semi-conductrice

– Perspectives importantes de réduction de coûts

– En phase d’industrialisation et de commercialisation

– Rendement entre 5 et 11%– Possibilité de rendre flexible

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Silicium amorphe CdTe CIGS

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2e génération

• Exemple : Colruyt (31-10-2006)

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– Surface: 8000 m²– Puissance: 330 kWc– Production d’électricité :

250 000 kWh/an – Panneaux ultra-minces– Coût: 1 400 000 €

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3e génération• Nouveaux concepts

– Cellules multi jonctions � augmenter le rendement

– Cellules à concentration (suivi) � diminuer les coûts

– En phase de R&D et d’industrialisation

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CSL

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Système photovoltaïque

• Autonome – Pour les sites isolés– Nécessité d’un stockage de

l’énergie

• Raccordé au réseau– Nécessité d’un onduleur pour

transformer le courant continu en courant alternatif

– Le réseau utilise le courant excédentaire

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Puissance crête (Wc)

= puissance électrique

dans des conditions standards de test :1000 W/m², 25°C, AM 1,5

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• Exemple:1 module de 200 Wc produira 200 W sous un ensoleillement de 1000 W/m²

Mais ce même module pourrait produire plus de 200 W avec un ensoleillement supérieur (en Espagne par exemple)

Silicium polycristallin

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Importance de l’orientation et de l’inclinaison

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Une surface perpendiculaire au flux lumineux capte davantage de rayons lumineux que la même surface disposée

avec un angle différent

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• Mobile (suiveur)

Types de structure

• Fixe

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• Orientable

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Orientation et inclinaison pour panneaux fixes

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• Optimum = environ 850 kWh/kWc (en Wallonie)– Orientation sud– Inclinaison de 35° par rapport à l’horizontale

• Mais très bon:– orientation entre sud-est et sud-ouest – inclinaison entre 15 et 50°

• Facteur de correction

orientationinclinaison (°)

0 15 25 35 50 70 90est 88% 87% 85% 83% 77% 65% 50%sud-est 88% 93% 95% 95% 92% 81% 64%

sud 88% 96% 99% max 100%

98% 87% 68%

sud-ouest 88% 93% 95% 95% 92% 81% 64%ouest 88% 87% 85% 82% 76% 65% 50%

http://sunbird.jrc.it/pvgis/apps/pvest.php

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6

21

L’ensoleillement en Belgique

• Variabilité en fonction:– des mois de l’année– des heures de la

journée

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Ensoleillement mensuel moyen (kWh/m²/jour) (source: http://sunbird.jrc.it/pvgis/, pour Namur)

0

1

2

3

4

5

6

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

horizontal irradiation

22

Ombrage: éviter à tout prix

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Autres paramètres

• Température– Une augmentation de la température des cellules

provoque une diminution du rendement de celles-ci � importance de la ventilation des panneaux par l’arrière

• Propreté– Nettoyage automatique avec la pluie– Vérifier annuellement – Éviter les endroits poussiéreux (carrières)

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Intégration au bâtimentsur toiture inclinée En surimposition

• Avantages– Facilité de pose sur toiture

existante– Permet une bonne ventilation

des modules

• Remarque– Utilisation de pattes sous les

tuiles pour la fixation– 5-10 cm au dessus de la toiture

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Intégration au bâtimentsur toiture inclinée En intégration

• Avantages– Intégration architecturale parfaite– Le système photovoltaïque

remplace les tuiles, ardoises

• Remarques– À privilégier pour les nouvelles

constructions ou les rénovations complètes de toiture

– Il faut assurer une ventilation

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Intégration au bâtimentsur toiture plateModules rigides

• Avantages– Facilité de pose– Bonne ventilation des modules– Orientation et inclinaison optimales

• Désavantages– Prise au vent– Si lestage, vérifier la résistance de la

structure portante de la toiture (poids)– Si fixation, veiller à la bonne étanchéité de

la toiture

• Remarques– Écarter suffisamment les rangées pour

éviter l’ombrage

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Intégration au bâtimentsur toiture plate Modules souples

• Avantages– Peut se coller sur la toiture existante– Peut se combiner avec la membrane

d’étanchéité– Légèreté (4 kg/m²)– Flexibilité

• Désavantage– Rendement limité

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Intégration au bâtimenten pose verticale• Avantages

– Beaucoup de surfaces disponibles

• Désavantage– Perte de rendement de plus de

30% par rapport à une situation optimale (inclinaison, orientation)

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Intégration au bâtimenten verrièreModules semi-transparents

• Avantages– Intégration architecturale parfaite– Laisse passer une partie de la

lumière

• Remarque– À privilégier pour les nouvelles

constructions ou les vérandas

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LE PHOTOVOLTAÏQUE : ENERGIE DU FUTUR ?

� Ressource renouvelable gratuite� « Correspondance » entre production et

consommation� Énergie propre� Durée de vie élevée� Une Europe qui a pris le chemin du

photovoltaïque � Où en est-on en Belgique ?� Perspectives de réduction des coûts

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Soleil = ressource gratuite

• Ensoleillement annuel moyen à Uccle: 968 kWh/m²

D’un point de vue énergétique, cela correspond à environ 100 litres de mazout par m²

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Source: CD-ROM Energie+, Région wallonne

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"Correspondance" entre production et consommation

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33

"Correspondance" entre production et consommation

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Photovoltaïque = énergie propre• Recyclage de l’entièreté des composants

d’un système photovoltaïque

• Pas de pollution (pas de CO2, pas de bruit)

• Remboursement du contenu énergétique*– Temps de retour énergétique de 3,2 ans

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*Source: IEA-PVPS Task 10, EPIA, European Photovoltaic Technology Platform

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Durée de vie élevée

• Investissement sur le long terme: 25-40 ans

• Modules– Garantie sur la puissance des modules (en général 80%

après 20-25 ans)– Norme IEC 61215 – tests (étanchéité, résistance

mécanique, variations de température, …)

• Équipements– Onduleurs : environ 15 ans– Grâce aux évolutions technologiques, les fabricants

annoncent désormais des durées de vie de 20 ans pour les équipements

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Demande mondiale d’énergie en croissance

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10

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Une Europe qui a pris le chemin du photovoltaïque

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Une Europe qui a pris le chemin du photovoltaïque

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39

Une Europe qui a pris le chemin du photovoltaïque

www.ef4.be 40

11181440

2223

4239

6 8 14 5527 38 44 2330

1000

2000

3000

4000

5000

2003 2004 2005 2006

kWc

Puissance installée cumulée en Belgiquesource: Belsolar

Flandre Bruxelles Wallonie

Puissance photovoltaïque installée en Belgique

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Coût de production de l’électricité photovoltaïque et le prix de l’électricité: perspectives

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Source: RWE Energie AG and RSS GmbH

Photovoltaics

Utility peak power

Bulk power

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1990 2000 2010 2020 2030 2040

€/kWh

900 h/a: 0,60 €/kWh

1800 h/a: 0,30 €/kWh

Source: EPIA, 2005 42

Coût de production de l’électricité photovoltaïque et le prix de l’électricité: perspectives

2005 2010

2015 2020

Source: EPIA, 2005

ASPECTS RÉGLEMENTAIRES ET FINANCIERS

� Combien ça coute ?� Urbanisme � Réception électrique� Raccordement au réseau� Comptage de l’électricité � Vente de l’électricité � Certificats verts� Les aides et les primes disponibles� Synthèse des éléments financiers

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Coût d’une installation raccordée au réseau• Modules (silicium cristallin) + onduleur +

installation

• Dépend du type de système, de la taille, des équipements optionnels, autres services

• Coût indicatif:– toiture inclinée: 6 €/Wc crête soit 6000 €/kWc– toit plat: 5 €/Wc soit 5000 €/kWc

• TVA– 21% pour les nouvelles constructions– 6% pour les rénovations (> 5 ans)

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Aides pour les particuliers• Fédérale: réduction d’impôts

– 40 % du montant des travaux– Plafond à 3380 € par habitation et par période

imposable– Nécessité de faire appel à un entrepreneur

enregistré

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SPF Économie, PME, Classe Moyennes et Énergiehttp://mineco.fgov.be

� Énergie � Réduction d’impôts � Particuliers

SPF Finances02/572.57.57

http://fiscus.fgov.be

46

Aides pour les particuliers

• Régionale– Pas de prime pour l’installation d’un

système photovoltaïque

• Provinces et communes– Certaines communes proposent des

primes (250-750€)

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Urbanisme• l’installation de panneaux solaires photovoltaïques, n’est pas soumise à permis d’urbanisme

• 2 conditions– L'ensemble des panneaux doit être fixé sur – ou

incorporé dans - la toiture. – L'ensemble des panneaux ne doit présenter aucun

débordement par rapport au bâtiment sur lequel ils seront placés. (Ce débordement ne concerne pas le plan de la toiture. Le placement de capteurs à 60° sur un toit plat ne fait donc pas l’objet d’un permis d’urbanisme.)

• http://mrw.wallonie.be/dgatlp

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Réception électrique obligatoire• Contrôle le respect du RGIE• Quand ?

– raccordement au réseau d’une nouvelle installation – modification ou extension importante d’une

installation électrique existante – demande de renforcement de la puissance de

raccordement• Contrôle obligatoire (responsabilité de l’installateur)• Liste d’organismes de contrôle agréés• http://mineco.fgov.be � Energie � électricité �

Contrôle des installations électriques

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Raccordement au réseau

• Raccordement existant– <10 kVA: pas d’étude– <56 kVA et zone d’habitat: étude détaillée gratuite– Autres cas: étude détaillée payante

• Nouveau raccordement– Étude détaillée payante

• Les études détaillées débouchent sur un devis de raccordement

• Tarifs disponibles sur www.creg.be

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Ex: conditions ALE

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Comptage de l’électricité

• 2 situations: – Production > consommation � j’injecte

sur le réseau– Consommation > production � je

prélève du réseau

• Règle générale:– On compte les flux réels – Prélèvement = achat d’électricité – Injection = vente d’électricité

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0,17 €/kWh0,05 €/kWh

*tarifs indicatifs pour les particuliers

51

Comptage de l’électricitéException: Principe de compensation

« compteur qui tourne à l’envers »

• Puissance <10 kVA– Mécanisme de compensation entre les

injections et les prélèvements– Réduction directe de la facture

d’électricité

www.ef4.beEn vigueur depuis le 24 juillet 20070,17 €/kWh

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Comptage de l’électricité

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Exception: Principe de compensation

2 possibilités de comptage

• Compteur simple– Évite le changement du compteur du GRD– NB: Si sur base annuelle, la production

d’électricité excède la consommation � injection gratuite

En vigueur depuis le 24 juillet 20070,17 €/kWh

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Comptage de l’électricité

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Exception: Principe de compensation

2 possibilités de comptage

• Compteur bidirectionnel– Changement de compteur (+- 1200 €)– Possibilité de vendre l’excédent

d’électricité injecté sur le réseau

En vigueur depuis le 24 juillet 2007

0,17 €/kWh0,05 €/kWh

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Vente de l’électricité • Au fournisseur d’électricité

(Electrabel, Luminus, Essent, Lampiris, etc.)

• Prix varie en fonction de l’acheteur, des périodes de production, du profil de production, des quantités d’énergie produite (0,03 – 0,05 €/kWh)

• Obligation du gestionnaire du réseau de distribution (GRD) d’acheter la production excédentaire au prix du marché (± 0,03 €/kWh)

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Mécanisme des certificats verts

Mécanisme d’aide à la production

d’électricité verte

Valable pour tout le monde (particuliers, entreprises, communes, …)

Règle générale: 1 CV = 1 MWhe = 456 kg de C02

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Vente de certificats verts

Producteurs

d’électricité verte

Producteurs

d’électricité grise

Réseau électrique

Client final

Fournisseurs

d’électricité

Quota de certificats vertsOct

roi d

e C

V (

1 C

V =

1 M

Wh

, 10

an

s)

7% en 2007, +1 %/anAmende de 100 €/CV manquant

Marché virtuel des

certificats verts

Rachat par le GRT (Elia)

Aide à la production en

Région wallonne

Achat de certificats verts

Organisme de

contrôle ou CWaPE

Certificat de Garantie

d’Origine

Plus d’info:

www.cwape.bewww.elia.be

PV: 150 €/MWh(10 ans)

90 €/CV

65 €/CV

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Mécanisme descertificats verts• Actuellement

– 1 CV photovoltaïque = 1 MWh = 1000 kWh– Pendant 10 ans

• 1 CV photovoltaïque = 150 € (Elia)• Prix garanti

• Le certificat vert permet un revenu supplémentaire pour le producteur d’électricité verte

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0,15 €/kWh

photovoltaïques

58

Mécanisme descertificats verts• Perspectives

– Octroi des certificats verts pendant 15 ans

• Proposition Solwatt– Pour la production d’électricité provenant des 5

premiers kWc• 5 CV/MWh• Les CV sont vendus sur le marché des CV (prix non

garanti, ± 90 €/CV)

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photovoltaïques

Attention ! L’octroi de 5 CV/MWhn’est pas encore une réalité !

± 0,45 €/kWh

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Synthèse des éléments financiers pour un particulier

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unités ACTUELLEMENT

Puissance kWc 1 5 10

Energie produite annuellement kWh 850 4.250 8.500

Coûts

Coût d’investissement € 6.000 30.000 60.000

TVA 6% € 360 1.800 3.600

Réduction d'impôts 40% plafonné à 3380 € - 2.544 - 3.380 - 3.380

Coût réel € 3.816 28.420 60.220

Rentrées financières annuelles

Économies sur la facture d’électricité 0,17 €/kWh €/an 145 723 1.445

Nombre de certificats verts 1 CV=1MWh 0,85 4,25 8,50

Vente des CV à ELIA (pendant 10 ans) 150 €/CV €/an 128 638 1.275

Total vente certificats verts €/an 128 638 1.275

Temps de retour années 14,0 20,9 22,1

60

Synthèse des éléments financiers pour un particulier

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unités Perspectives (CV 15 ans + Solwatt)

Puissance kWc 1 5 10

Energie produite annuellement kWh 850 4.250 8.500

Coûts

Coût d’investissement € 6.000 30.000 60.000

TVA 6% € 360 1.800 3.600

Réduction d'impôts 40% plafonné à 3380 € - 2.544 - 3.380 - 3.380

Coût réel € 3.816 28.420 60.220

Rentrées financières annuelles

Économies sur la facture d’électricité 0,17 €/kWh €/an 145 723 1.445

Nombre de certificats verts 1 CV=1MWh - - 4,25

Nomre de certificats verts 1 CV=200 kWh 4,25 21,25 21,25

Vente des CV à ELIA (pendant 10 ans) 150 €/CV €/an - - 638

Vente des CV sur le marché (pendant 15 ans) 90 €/CV €/an 383 1.913 1.913

Total vente certificats verts €/an 383 1.913 2.550

Temps de retour années 7,2 10,8 15,1

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