Des bâtiments photovoltaïques adaptés à l’élevage
Voici des repères techniques afin que toute bergerie équipée de panneaux photovoltaïques concilie les deux usages du bâtiment : production d’énergie photovoltaïque et activité d’élevage. En effet, chaque projet demande une réflexion approfondie prenant en compte des choix techniques adaptés, la réalisation d’une étude de faisabilité économique et le choix d’une structure juridique porteuse du projet.
Des choix par rapport aux panneaux photovoltaïques
Orientation : ne pas se polariser sur le plein sud
Le tableau ci-dessous montre la variation de productivité photovoltaïque en fonction de l'orientation de la couverture.
Tableau 1 : Pertes de production en pourcentage par rapport à une orientation optimale plein sud avec une inclinaison de 30° soit 58 % de pente de toiture.
La pente optimale est de 30° mais les pentes des bâtiments d’élevage sont de 26 % soit 14°. Les variations de productivité sont indiquées par rapport à une référence prise pour une orientation plein sud. Les écarts constatés, si on modifie l'orientation, laissent de bonnes possibilités d'adapter le projet.
Pente : ne pas être obtus sur les angles
Le tableau ci-dessous prend un exemple celui d’un bâtiment orienté sud-est. Les variations de productivité sont indiquées par rapport à une pente de toit de 26%. La combinaison forte pente/grande largeur conduit à des hauteurs et des volumes excessifs.
Tableau 2 : Incidence de la pente du toit sur la productivité et sur la hauteur au faîtage
(Source : réseau des bâtiments innovants de Midi-Pyrénées)
Surface nécessaire par nombre de panneaux et puissance d’installation
Les exemples du tableau 3 sont basés sur un panneau solaire monocristallin de 60 cellules d’une surface de 1,8 m² et d’une puissance de 0,37 kWc.
Tableau 3 : Liens surface – nombre de panneaux – puissance d’installation
Des choix par rapport à la ventilation de la bergerie
La conception de la structure du bâtiment est déterminante
Pour le logement des animaux, la conception en portique bipente est préférable au monopente pour limiter le volume et disposer d’une sortie d’air au faîtage. Les petits ruminants produisant peu de chaleur, la limitation du volume est un préalable au bon fonctionnement de la ventilation (l’air vicié est évacué en faîtage classique). Il est difficile voire impossible de compenser un défaut de conception par une augmentation des vitesses d’air pour renouveler l’air ambiant comme c’est le cas en vaches laitières.
De nombreux facteurs pour assurer une ventilation naturelle efficace
Pour obtenir une ventilation naturelle efficace, les facteurs à en prendre en compte, sont le vent, le choix du site d’implantation, le choix de l’orientation de la bergerie lié à l’ensoleillement mais aussi en fonction des vents. Chaque site d’implantation d’une bergerie est donc différent. Pour assurer un choix pertinent « orientation/vents dominants et photovoltaïque », cela demande une expertise appuyée par un conseiller bâtiment d’élevage spécialisé en ventilation, pour savoir si l’on peut cumuler les deux !
Aération : laisser respirer le bâtiment
Avec ou sans panneaux photovoltaïques, il est indispensable de prévoir des surfaces de ventilation pour éviter la condensation à l’intérieur du bâtiment et prévenir les maladies des animaux. Pour assurer un renouvellement homogène de l’air, il faut combiner des ouvertures en bardage et en toiture.
Bardages :
- Bâtiment semi-ouvert : 2 pignons et un long pan doivent être ventilants (bois ajouré, tôle perforée, rideaux, filet brise-vent…),
- Bâtiment “fermé” : les 4 faces doivent être ventilées, y compris les pointes de pignons (bois ajouré, tôle perforée, rideau, filet brise-vent…).
Si le bâtiment est utilisé au cours de l’été, les deux longs pans doivent pouvoir s’ouvrir largement (filet sur enrouleur, rideau sur rail, guillotine, volet, portail …).
Toiture :
En toiture, les ouvertures se situent :
- En faîtage : faîtière ouverte, lanterneau
- Sur les rampants :
- décrochage au niveau d’un poteau, l’ouverture restant libre, protégée par un système brise-vent ou bardée,
- des écailles en guise de relais de ventilation (si couverture en fibro-ciment).
D’autres points techniques à prendre en compte
Couverture : assurer l’étanchéité
Il est indispensable d’avoir une toiture étanche sous les panneaux photovoltaïques. Combinés aux panneaux photovoltaïques, ces matériaux présentent les spécificités suivantes :
- Plaque fibrociment : la couverture en fibre ciment et panneaux photovoltaïques permet si besoin de créer des entrées d’air en toiture par la réalisation d’écailles. De plus, le fibro-ciment permet de tamponner les excès d’humidité du bâtiment et ainsi limiter la condensation.
- Bac acier : la couverture en bac acier et panneaux photovoltaïques fixés sur rails constitue la solution la plus courante. Ce montage permet de créer une lame d’air ventilée de 7 à 8 cm entre les panneaux et la couverture, favorable au rendement des panneaux.
Champs magnétiques et emplacement des onduleurs
En fonction des connaissances actuelles, il n’existe aucun risque de création de champs électromagnétiques par les panneaux en toiture (courant continu et faible voltage). Par contre, les onduleurs qui transforment le courant continu en courant alternatif à 220 V ou 380 V, génèrent des champs électromagnétiques qui présentent un risque pour les animaux et les équipements électroniques. En conséquence, il convient d’installer les onduleurs dans un local spécifique isolé à l’extérieur du bâtiment, non contigu au logement des animaux et au bloc traite. En fonction de leur implantation, des préconisations contre le risque d’incendie doivent mises en place comme des portes coupe-feu par exemple.
Un outil en ligne : EnR2
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Pour aller plus loin
- Production d'énergie par le solaire photovoltaïque en élevage
- Energies renouvelables : les solutions à la ferme
- Concilier bâtiment d'élevage et photovoltaïque (Idele et CA Midi-Pyrénées - 2009)
- Réussir son bâtiment avec du photovoltaïque (CA Pays de la Loire 2010)
- Bâtiments agricoles et photovoltaïque (CA 38, CAUE 38 - 2010)
- Le photovoltaïque sur toiture jusqu’à 100 KWc (CA Bretagne - 2017)