Panneaux photovoltaïques : Quels risques ? Quels enjeux · Association des Ingénieurs et Cadres...

Association des Ingénieurs et Cadres Spécialistes de la Maîtrise des Risques Incendie – Vol Malveillance – Environnement et Santé au Travail, Agréés par le CNPP

Panneaux photovoltaïques :

Quels risques ? Quels enjeux ?

© Agrépi – septembre 2015 1

Bordeaux, le 9 juin 2017 Eric Dufour

© Agrépi – septembre 2015 t b 20155MAÎTRISE DES RISQUES ET SÉCURITÉ 2

Sommaire

Accueil des participants - Eric Dufour (Délégué Régional AGREPI Aquitaine)

Présentation du secteur - Christophe VANDERHAEGEN (Groupe LA POSTE)

Retours d'expérience sinistres - Serge BLANC (Expert en technique du bâtiment)

Prévention : installations et maintenance - Simon NADOT (PRAEVENTIA)

Protection - Cédric GUIRRIEC (ALBINGIA) Laurent DESBATS (APAVE)

Produits et recyclage - Stéphane BERGBAUM (GROUPAMA Centre Atlantique)

Questions, réponses, échanges

Conclusions du colloque - Eric Dufour


Panneaux photovoltaïques Quels risques ? Quels enjeux ?

Présentation du secteur


Bordeaux, le 9 juin 2017 Christophe Vanderhaegen

© Agrépi – septembre 2015 t b 20155MAÎTRISE DES RISQUES ET SÉCURITÉ

Photovoltaïque dans le monde

• Les nations historiques : – USA, Japon, Allemagne (72% de la puissance installée en

2007) • La puissance installée dans le monde a été multipliée par 100

depuis 2000 (2014: 178GW) • La situation selon l’AIE en 2013 (capacité installée):

– Allemagne 25% – Italie 14% – Japon 10% – USA 9% – France = Espagne 4%

Source : agence internationale de l’énergie, trends 2014 in PV applications, technologie roadmap 2014


Évolution des puissances installées annuelles et cumulées 2014

Source : global market outlook 2015-2019, solarpower Europe


Puissance installée (2014) projection (2019)



Vision du Photovoltaïque en Europe (2014) projections (2019)



L’Énergie solaire

• Le soleil est une grande centrale à fusion nucléaire, en 1 seconde il délivre 400 000ZW, La terre reçoit 175 PeW

• L’humanité produit environ 13 200 Mtep soit (1Tep = 11,628 MW/h), annuellement

• Théoriquement l’humanité pourrait donc se satisfaire de l’énergie solaire reçue pour satisfaire ses besoins.

Source : wikipedia.org

© USGS


Comment capter l’énergie solaire 1/2

• Le solaire passif :

• Le solaire thermique : – Technologie qui vise à récupérer l’énergie

solaire sous forme de chaleur, pour deux usages : • Direct : concentration des rayons solaires

(souvent à l’aide de miroirs) qui permet d’élever de manière considérable la température dans des volumes clos (par ex, chauffe-eau solaire)

• Indirect : système thermodynamique. C’est une application industrielle.

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Connaissancesdesénergies.org

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Comment capter l’énergie solaire 2/2

• Solaire photovoltaïque une technologie plutôt récente

• Premier développement pour l’industrie spatiale. • Actuellement les rendements sont les suivants : – Silicium cristallin (mono ou poly-cristallin), 90%

de la technologie actuelle a un rendement à neuf qui s’étage de 12 à 17%

– Modules en couches minces , un rendement à neuf moindre, de l’ordre de 5 à 13%.

• En sortie, on obtient du courant continu qui n’est pas utilisable en l’état, il faut le transformer en courant alternatif. De ce fait on ne peut pas parler que du panneaux solaire mais il faut prendre en considération toute l’installation.


Une installation photovoltaïque

• Pas seulement des panneaux solaires…


Une installation photovoltaïque

• Un schéma technique complexe…

GIMELEC


Première approche par les risques d’une installation photovoltaïque

• Approche non incendie – Risque financier

– Risques techniques – Risques induits

• Plus globalement sur les risque financier: quelle valorisation

du bâti à terme en présence de panneaux photovoltaïques? Notamment pour une installation approchant ou dépassant la décennie?


Première approche par les risques d’une installation photovoltaïque

• Approche incendie – Mise à feu directe des panneaux – Dysfonctionnement de l’installations électrique (modules,

câblages, défauts de l’installation, défaut de maintenance, …)

– Effet d’une installation en toiture sur un incendie de combles (voir étude Ineris de 2010)

– Éléments spécifiques des soldats du feu et comportement lors des extinctions (sur-accident, électrocution, …)



Retours d’expérience sinistres


Bordeaux, le 9 juin 2017 Serge Blanc



Prévention : installations et maintenance


Bordeaux, le 9 juin 2017 Simon Nadot


Approche de risque


Approche SPV

• Panneaux Les panneaux sont généralement assemblés à base de matériaux incombustibles (silicium, verre, alu …). La problématique porte sur les panneaux avec cadre PVC, ou panneaux souples Particularité : produisent tant qu’ils sont exposés au rayonnement solaire ou source lumineuse produisant un spectre similaire • Câbles DC : relient les panneaux entre eux (série) pour former un string alimentant la boite de jonction relient les boites entre elles (parallèle) pour alimenter les onduleurs AC : sortie d’onduleur ; alimentent le TGBT et Poste De Livraison Les câbles sont à considérer potentiellement à risque au niveau des connexions ; et sur les chemins de câbles dans des cheminements mal ventilés (échauffement des câbles du fait de leur résistance)

• String Junction Box (SJB) • Locaux onduleurs (transforment le courant DC en AC) • Locaux électriques (comptage, pilotage, stockage) Ces 3 types d’équipements sont à considérer à risque au même titre qu’une installation électrique « classique » • Postes Haute Tension Les postes haute tension sont un élément névralgique de l’installation, et sont à considérer comme des postes HT standards


Approche de risque


Approche extérieure

• Typologie de la centrale Centrale au sol (dite ferme solaire) Centrale en toiture (intégrée au bâti ou en surimposition) Le bâtiment utilisé en support de l’installation est-il aggravant ou non ? • Exposition environnante Activités exercées sous / à proximité de la centrale et risques associés (incendie, explosion, PPRT …) Exposition environnementale (feu de foret, inondation, foudre …) • Attraction malveillante Accessibilité des installations et équipements attractif Stockage sur site de pièces détachées


Bonnes pratiques


Textes de référence

• Norme NF C 15 -100 relative aux installations électriques à basse tension • Guide UTE C 15-712-1 relatif aux installations photovoltaïques raccordées au réseau public de distribution

• Norme NF EN 6 1439 relative aux ensembles d’appareillages à basse tension • Guide de spécifications techniques relatives à la sécurité des personnes et des biens dans les installations photovoltaïques raccordées au réseau BT ou HTA • Document Technique APSAD D20 • Norme Matériels conception NF EN 61 730 module • Norme Matériels conception NF EN 61 215 silicium cristallin • Norme Matériels conception NF EN 61 646 couche mince • Norme Matériels onduleur DIN VDE 0126-1-1 • Norme Matériels conception connecteurs NF EN 50521


Bonnes pratiques


Bonnes pratiques à mettre en œuvre

• Panneaux Privilégier les panneaux à modules rigides, et surimposés

Dans le cadre de panneaux en toiture ; en cas d’intégration au bâtiment, point d’attention spécifique à la combustibilité des éléments situées sous les panneaux / dans les bâtiments. En cas de surimposition ou de module souple intégré au complexe d’étanchéité ; il conviendra d’être vigilent à la combustibilité de l’étanchéité en toiture (Tenue au feu minima Broof t3, idéalement incombustible). De plus, un espacement est nécessaire afin de permettre la ventilation sous les panneaux pour éviter l’accumulation de chaleur. Les panneaux doivent être intégrés à un contrôle par Thermographie Infrarouge (en sous-face) pour identifier les points chauds après le Consuel.


Bonnes pratiques



• Câbles Ceux-ci auront une réaction au feu à minima c2 Doivent cheminer le plus possible hors de la nappe de panneaux pour permettre leur ventilationNe doivent pas travers de parois combustible (ou utilisation de fourreaux EI 30), et ne pas reposer sur le complexe d’étanchéité (30 cm mini)


Bonnes pratiques



• String Junction Box (boite de jonction) Doivent être situées en extérieur, et accessiblesDoivent être contrôlées périodiquement par Thermographie infrarougeDoivent être équipées de DPDA


Bonnes pratiques



• Locaux onduleurs Idéalement situés dans des locaux en maçonnerie ; éloignées des installations PV et industrielles. Si situés en extérieur, protégés contre les chocsSéparés entre eux Doivent être à minima sous Détection Automatique Incendie ; idéalement sous Installation d’Extinction Automatique Gaz Doivent faire l’objet d’un contrôle périodique par Thermographie Infrarouge


Bonnes pratiques



• Locaux électriques (comptage, pilotage, stockage) Idéalement construits en maçonnerie Doivent être à minima sous DA ; idéalement sous Installation d’Extinction Automatique Gaz Doivent faire l’objet d’un contrôle périodique par Thermographie Infrarouge


Bonne pratiques



• Postes Haute tension Idéalement redondants, éloignées des installations PV et industrielles. Séparés les uns des autres par des Murs CFAnalyse d’huile périodique


Bonnes pratiques



• Typologie de la centrale Une centrale au sol, présente moins de risque qu’une centrale en toiture ou elle n’est exposées qu’à ses propres risques. Une centrale en toiture expose ce qu’elle « abrite », mais est également exposée au risque situé en dessous. Dans ce cas ; il conviendra d’avoir une analyse de risque industriel (source / transfert / cible) Il conviendra également de s’intéresser au risque ATEX à proximité de la centrale • Exposition environnante Une centrale est-elle sur un risque industriel l’exposant directement (cf ci-dessus) Une centrale est-elle à proximité d’un risque externe type PPRT (thermique ou surpression) En cas d’exposition à un risque Feu de forêt, des zones claires de 30 m doivent être intégrées afin d’éviter toute agression thermique de la centrale par un feu de forêt. Distance souvent mise en œuvre dans le cadre des ombrages En cas d’exposition à un risque Inondation, il conviendra de ré-hausser l’ensemble des installations au-dessus du niveau de la crue centennale. Tous les passages de câbles enterrés doivent être étanchéifiés En cas d’exposition à un risque Foudre, il conviendra d’envisager une protection spécifique sur les postes HT • Attraction malveillante Accessibilité des installations et équipements attractif Stockage sur site de pièces détachées


Bonnes pratiques



• Supervision • Téléalarme : être alerté automatiquement en cas de panne ou de défaut de fonctionnement • Télécontrôle : contrôler en permanence et à distance le fonctionnement d'une installation • Télécommande : agir à distance sur les équipements • Télégestion : suivre les performances de production • Intervention sur site en cas de défaut ou demande client • Maintenance Préventive Formaliser, avec un prestataire qualifié, un contrat de maintenance incluant, à minima, les éléments suivants : • Vérification de l'étanchéité des toitures • Contrôle du respect des liaisons équipotentielles • Contrôle des valeurs des prises de terre des bâtiments • Contrôles des parafoudres • Vérification du serrage des connectiques de l'ensemble de l'installation Onduleurs & Tableaux électriques : • Nettoyage et dépoussiérage • Contrôle des mises a la terre Rédaction d'un apport de visite de maintenance indiquant : • Les actions de maintenance effectivement réalisées • La synthèse des principaux problèmes rencontrés et des solutions apportées ou proposées • Les axes de progrès ou actions correctives proposés le cas échéant avec un devis • La mise en place et tenue d'un dossier de maintenance sur site



Maintenance : retours d’expérience


Bordeaux, le 9 juin 2017

re 20151

Thierry de BEAUCORPS



Protection


Bordeaux, le 9 juin 2017 Cédric Guirriec / Laurent Desbats



Produits et recyclage

© Agrépi – 2017 1

Bordeaux, le 9 juin 2017 Stéphane Bergbaum


• La fabrication en Europe : o Photowatt en France. o Solarworld (Alld, dépôt de bilan) o Puissance raccordée en France: 6,772 GW Dans le monde : o La chine leader (17,8 GW de cellules en 2015). En 2012, 80% des

panneaux installés en Europe étaient chinois.

Fabrication

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Fabriquant français

Photowatt intégré au Groupe EDF

• 1er électricien mondial • 1er producteur d’énergie nouvelles et renouvelables

en Europe avec 28,3 GW de puissance installée • 7.9 GW installés, 1.6 GW en construction • Pionnier du solaire photovoltaïque depuis 35 ans • Production intégrée de wafers, cellules et modules

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Plus de 350 Salariés En France

100 MWc Capacité de production

annuelle

25 000m² De bureaux, d’ateliers et de

salles blanches répartis sur 2 sites en Isère

600 MWc Centrales solaires équipées de

modules Photowatt

25 MWc Ligne pilote de fabrication de

cellules (LabFab)

4 Millions Panneaux solaires fabriqués

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Photowatt – chiffres clés


Photowatt – sites de production

45 km

65 km

Lignes de production Wafers et Cellules Bourgoin-Jallieu, Isère � Capacité : 100 MW � 12 000m² d’ateliers

de production � Laboratoires R&D � 100% technologie

française

Ligne d’assemblage Modules

Vaulx-Milieu, Isère � Capacité : 70 MW

� 11 000m² de production et

logistique � Ligne entièrement

automatisée

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Photowatt : processus de fabrication

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• Un panneau solaire se recycle à hauteur de 96%.

• Silicium : produit à partir de quartz • Fondu en lingots de 450 kg à 1.500°C et

cristallisé

• Les lingots sont découpés en 25 briques de 11 kg

• Texturisation des wafers • Jonction p/n créée par

diffusion de phosphore • Couche anti reflet • Contacts (métallisations)

sérigraphiés sur les deux faces

• Texturisation des wafers • Jonction p/n créée par diffusion de phosphore • Couche anti reflet • Contacts (métallisations) sérigraphiés sur les deux faces

• Les cellules sont assemblées pour former les modules


• Raffinage du silicium à l’état brut : pur à 99,999% • Le silicium est fondu pour créer un barreau. Le refroidissement lent

permet l’obtention d’un monocristal. La forme ronde permet un refroidissement uniforme.

• Sciage pour obtention des cellules carrées • Le tranchage de silicium (« wafer ») • Traitements (acide, dopage et création de la jonction p/n, dépôt d’une

couche anti reflet et pose des collecteurs) = création de la cellule photovoltaïque.

• Interconnexion des cellules pour constituer le module • Le module a plusieurs fonctions : connecter les cellules entre elles.

Photowatt : processus de fabrication

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Module photovoltaïque

La face avant est composé d’un verre trempé L’arrière est protégé par un film plastique tel que le TEDLAR (polymère fluoré, résistent particulièrement bien aux agressions extérieures (UV, variations de température, atmosphères corrosives, à l’abrasion ainsi qu’aux produits chimiques.) Collages réalisé par un film thermoplastique EVA protégeant le module contre l’humidité (adhésive, diélectrique, thermique étanchéïté excellente transmission optique)

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Formation du module photovoltaïque

Qualité et la Fiabilité

La sélection de composants de qualité

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• Assemblage des cellules, soudure manuelle aux extrémité et contrôle visuel

• Test des modules : trois tests dont un au-delà de la norme, test électrique, radiographie pour détecter les micro fissures et hot spot

• Utilisation de verre haute qualité 50% de réflexion en moins, faible teneur en fer, résistant au UV et lavage, sans décoloration, épaisseur renforcée, norme EN 12150 et 9050

• Boite de jonction : connecteurs MC4 soudés, Norme IP65, boitiers aérés pour l’évacuation de l’humidité, membrane semi perméable Gore-Tex, formant une barrière à l’humidité et à la poussière

• Matériaux résistants à l’ammoniaque, câbles et diodes soudés pour une résistance à l’arrachement supérieur à la norme 500N

• Gestion optimale de la température réduisant les pertes de productible

Formation du module photovoltaïque

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© Agrépi – septembre 2015 MAÎTRISE DES RISQUES ET SÉCURITÉ

« tests sont supérieurs à ceux exigés par la norme » - Photowatt

• Photowatt répond aux exigences des normes

standards IEC 61215 et 61730 en 1000V et 1500V

• Plusieurs tests internes sont poussés plus loin tels que les tests climatiques en laboratoire :

• Tests chaleurs humide à 2000h minimum • Tests cyclage thermique à 400 cycles minimum • Tests humidité gel à 20 cycles minimum. • D’autres tests sévérisés sont réalisés tel que les

essaies de charge mécanique, UV, PID, Hot Spot, expositions extérieures…

••

••

•••••

i septembre 2015t b 20155MMMM ÎTRIÎTRISSAÎAÎ SESEEE EEDEDEDDESESSS RRRRRRRR SQUESQUEISIS EESSSSRRRR EEEEETETTTTT SSSSSS CURICURITTÉCÉCÉÉ TÉTÉ

Tests de fabrication Photowatt

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Défauts de fabrication à éviter

Eviter les défauts :

- Mauvaise lamination - Mauvaise étanchéité - Mauvaise qualité des composants

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Exemple de garantie produit : Photowatt

• Une Garantie étendue • GARANTIE PRODUIT 10 ans • GARANTIE DE PERFORMANCE - linéaire de 25 ans • Dégradation max. de 0.7 %

à partir de la 2ème année

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Crystal Advanced ®

� Puissance : jusqu’à 4.67 Wp

� Rendement : 19.2%



MM ÎTRISAÎ SEE EDEDESS RRRR SQUEIS ESSRR EEETTT SSS CURIÉCÉ

�� Puissance : jusqu’à 4.33Wp


Multicristalline PWCELL6P

Monocristalline PWCELL6M PWCELL6LP PWCELL6LM

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�� Puissance : jusqu’à 4.67Wp





� Rendement : 19,2%


Quelques exemples de PPV intégrés - membranes souples


Bilan environnemental : Energie dépensée et restitution par le panneaux :

Recyclage :

22 août 2014 (décret n°2014-928).

PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES Produits et recyclage

1,5 à 2,8 années pour une durée de vie entre 20 et 30 ans

2002/96/CE,) relative aux déchets d’équipements électriques et électroniques. Révisé en 2012

Fabricants : obligations de collecte et de recyclage des panneaux, à leur charge

PV CYCLE est l’éco-organisme européen agréé par les pouvoirs publics pour la gestion des panneaux photovoltaïques usagés


Recyclage d’un module

96% du module est recyclable

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Recyclage d’un panneau solaire

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Création de PV Cycle France : premier organisme chargé par les pouvoirs publics de collecter et traiter les panneaux photovoltaïques usagés, l'entreprise Veolia vient de signer un contrat de quatre ans pour recycler le matériel abîmé ou en fin de vie.

Certifications • Certifications ISO 9001 +

14001 • Co-fondateur de

l’association PV CYCLE (recyclage des modules)

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Questions, réponses, échanges


Bordeaux, le 9 juin 2017



Conclusion du colloque


Bordeaux, le 9 juin 2017 Eric Dufour



Tour de table


Bordeaux, le 9 juin 2017 Quelques participants


Tour de table de quelques participants …

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