Panneau photovoltaïque : fonctionnement, installation et réglementation de l’urbanisme

bruno

L’installation de panneaux photovoltaïques permet de produire de l’électricité grâce au rayonnement solaire. Le rendement énergétique peut être optimisé en tenant compte de la nature du site (ensoleillement) et par la mise en œuvre des travaux (pente de toiture, orientation).

La pose de panneaux photovoltaïques en toiture doit être précédée de la délivrance d’une déclaration préalable de travaux. Sous certaines conditions, l’installation de panneaux solaires au sol peut en revanche faire l’objet d’une dispense de formalités.

Comment fonctionne un panneau photovoltaïque, quelles sont les techniques générales de mise en oeuvre et quelle réglementation applicable au titre du code de l’urbanisme : toutes les réponses dans cet article.

À propos de cette note :
Cette note vise à apporter quelques informations de nature documentaire afin de compléter la partie du site traitant des énergies renouvelables. Les formalités d’urbanisme spécifiques à de telles installations sont également précisées.

L’installation d’un panneau photovoltaïque est idéalement confiée à un installateur qualifié en plus d’être précédée d’une étude sur place.

Composition d’un panneau photovoltaïque

Panneau photovoltaïque, modules solaires et cellules photovoltaïques

Panneau photovoltaïque et modules solaires : de quoi s’agit-il ? (cliquez pour agrandir)

Un panneau photovoltaïque correspond à un assemblage de plusieurs modules photovoltaïques, qui peuvent être installés sur la toiture ou sur la façade d’un bâtiment. Les modules solaires peuvent également être fixés au sol.

Les modules se composent de cellules photovoltaïques qui convertissent le rayonnement solaire en électricité grâce à l’effet photoélectrique (ou photovoltaïque).


Typologie des cellules photovoltaïques

Il existe trois types de cellules photovoltaïques :

  • Le silicium polycristallin : les cristaux apparaissent de couleur bleue et ils ne sont pas homogènes – les panneaux solaires en toiture sont fréquemment composés en silicium polycristallin en raison de leur rapport rendement/prix ;
  • Le silicium monocristallin : les cristaux sont orientés dans le même sens et apparaissent de couleur noire – le silicium monocristallin est le plus performant ;
  • Le silicium amorphe (utilisé pour les montres ou les calculatrices).

Fonctionnement

Principes généraux de fonctionnement d’un panneau photovoltaïque (cliquez pour agrandir)

Les cellules photovoltaïques intègrent différentes couches de semi-conducteurs en silicium.

Lorsque les cellules reçoivent un apport lumineux, une couche de jonction assure le transfert d’électrons entre les couches de silicium (couche P et couche N), ce qui engendre un courant électrique continu.

La puissance électrique maximale se mesure en watt-crête WC (ou Wp pour Watt-peak). Cette unité de mesure sert de référence aux formalités d’urbanisme des panneaux photovoltaïques installés au sol.


Installation et rendement énergétique

Afin d’optimiser son efficacité, l’installation du panneau photovoltaïque s’effectue en fonction des caractéristiques du site et du bâtiment faisant l’objet des travaux.

Rendement selon le site

Carte d’ensoleillement selon les régions (source : EDF – ENR – attention, il s’agit de résultats attendus selon des conditions optimales)


L’installation du panneau solaire doit tenir compte de la quantité d’énergie solaire obtenue en moyenne dans l’année.

Le rendement global d’un panneau solaire est en effet plus efficace lorsqu’il est implanté dans une région ensoleillée.

Exemple de trajet du soleil sur 24 heures. Une étude sur place peut permettre de définir l’emplacement optimal des panneaux photovoltaïques compte tenu de l’ensoleillement du site et de la présence éventuelle d’ombres (cliquez pour agrandir)


En outre, l’installation du panneau doit tenir compte de l’ensoleillement quotidien. Les ombres, comme celles provoquées par les éléments végétaux ou des installations techniques (poteaux, pylônes), doivent être limitées autant que possible.

Rendement selon le bâtiment

Orientation

Le rendement du panneau solaire est plus efficace lorsqu’il est orienté vers le Sud (source : brochure EDF – ENR).

Au sujet de la production d’eau chaude sanitaire au moyen de capteurs solaires, l’article 16 de l’arrêté du 26 octobre 2010 relatif aux caractéristiques thermiques et aux exigences de performance énergétique des bâtiments nouveaux et des parties nouvelles de bâtiments dispose que :

[…]Le maître d’ouvrage doit opter pour l’une des solutions en énergie renouvelable suivantes :
― produire l’eau chaude sanitaire à partir d’un système de production d’eau chaude sanitaire solaire thermique, doté de capteurs solaires disposant d’une certification CSTBat ou Solar Keymark ou équivalente.

Le logement est équipé a minima de 2 m² de capteurs solaires permettant d’assurer la production d’eau chaude sanitaire, d’orientation sud et d’inclinaison entre 20° et 60°



Plus d’informations au sujet de la réglementation thermique 2012 : RT 2012 – obligations de moyens et de résultats

Pente du toit

Les panneaux solaires doivent être de préférence inclinés selon un angle de 30° (source : brochure EDF – ENR).

Installation

Principe d’installation d’un panneau photovoltaïque en toiture (cliquez pour agrandir – croquis réalisé à partir du livre : « La construction, comment ça marche ? », Ursula Bouteveille, ed. Le Moniteur). La mise en œuvre des travaux est idéalement confiée à des professionnels.

L’installation en toiture s’effectue :

  • Par surimposition : la pose s’effectue au-dessus de la toiture au moyen d’éléments de support ;
  • Par intégration : le panneau solaire est incorporé à la toiture, il assure ainsi une fonction d’étanchéité.


Réglementation de l’urbanisme

Au sujet de la réglementation de l’urbanisme, il est possible de traiter :

  • Les démarches d’urbanisme : il s’agit d’identifier correctement le régime applicable au projet (permis de construire, déclaration préalable, dispense de formalités). Il faut noter que la dispense de formalités ne correspond pas à une dérogation des règles d’urbanisme. De plus, les démarches d’urbanisme ne doivent pas être confondues avec celles relatives au raccordement au réseau d’électricité, qui font l’objet de formalités particulières spécifiques au gestionnaire du réseau de distribution électrique ;
  • Le contenu du dossier : la demande de déclaration préalable ou de permis de construire doit comporter un certain nombre de pièces à joindre selon la nature du projet envisagé. Ces pièces à joindre permettent à l’administration d’examiner la conformité du projet au regard des règles applicables au terrain. Leur omission ou leur insuffisance peut justifier l’envoi par l’administration d’une notification pour pièces complémentaires. Cette notification interrompt le délai d’instruction de la demande. Le délai d’instruction débute à partir de la date de réception en mairie d’un dossier complet.

Un paragraphe complémentaire traite du principe de « non-interdiction » des systèmes de production d’énergie à partir de sources d’énergies renouvelables.

En principe, l’installation d’un panneau photovoltaïque en toiture ou en façade ne peut pas faire l’objet d’un refus dès lors qu’il n’est pas incompatible avec les règles d’aspect extérieur définies par le règlement d’urbanisme de la commune (Plan Local d’Urbanisme, Plan d’Occupation des Sols le cas échéant, Plan de Sauvegarde et de Mise en Valeur) ou, pour les communes dotées d’une carte communale ou en absence à la fois de carte communale et de document d’urbanisme, lorsqu’une telle installation n’est pas de nature à porter atteinte au caractère ou à l’intérêt des lieux avoisinants, aux sites, aux paysages naturels ou urbains ainsi qu’à la conservation des perspectives monumentales (article R.111-21 du code de l’urbanisme).

Les panneaux photovoltaïques fixés au sol obéissent aux règles applicables aux constructions nouvelles, dans la mesure où ils sont désignés comme tels par le code de l’urbanisme (article R.421-9 h). Toujours en principe et par conséquent, les panneaux photovoltaïques fixés au sol sont autorisés dès lors qu’ils respectent les règles relatives aux constructions.

En revanche, compte tenu de leur nature, les panneaux photovoltaïques fixés au sol échappent a fortiori aux règles relatives aux bâtiments, comme celles édictées aux articles R.111-16 à R.111-20 du code de l’urbanisme applicables dans les communes dotées de carte communale ou dépourvues à la fois de carte communale et de document d’urbanisme – sous réserve toutefois de la nature exacte du projet.

La pose d’un panneau photovoltaïque est soumise à des conditions encore plus strictes lorsque le terrain est compris dans un secteur agricole identifié par un document d’urbanisme (PLU/POS), dans un secteur inconstructible d’une carte communale ou en dehors des parties actuellement urbanisées pour les communes dépourvues à la fois de carte communale et de document d’urbanisme.

En effet, le classement dans l’un de ces secteurs a pour effet d’interdire les constructions nouvelles, à l’exception de celles qui sont directement liées et nécessaires aux activités agricoles, sous réserve des dispositions appliquées au terrain.

L’appréciation du lien direct et nécessaire s’effectue au cas par cas, en tenant compte à la fois des caractéristiques du terrain, de l’auteur de la demande, des dispositions applicables (notamment lorsque le terrain est compris dans le périmètre d’un document d’urbanisme) et du projet lui-même.

Lorsque le projet est compris dans l’un de ces secteurs, il est possible de déposer un certificat d’urbanisme opérationnel afin de connaitre a priori de la possibilité ou non d’installer un tel ouvrage.

Démarches

De manière générale, il convient d’être attentif dans la situation où les panneaux sont installés conjointement avec d’autres installations. En effet, les démarches d’urbanisme s’apprécient au regard de l’ensemble d’un projet.

A ce sujet, le législateur montre, dans une réponse publiée au Journal Officiel du 1er juillet 2008 (remarque : les formalités évoquées dans cette réponse sont celles qui étaient en vigueur avant l’application du décret n° 2009-1414 du 19 novembre 2009 relatif aux procédures administratives applicables à certains ouvrages de production d’électricité et la réforme des surfaces prises en compte dans le droit de l’urbanisme du 29 décembre 2011)

… Mais si les panneaux solaires ne sont pas par eux-mêmes soumis à autorisation dans la plupart des secteurs, leur création peut s’accompagner d’autres constructions ou installations qui pourront nécessiter une autorisation d’urbanisme.

Ainsi, les lignes électriques seront soumises à déclaration préalable si la tension est inférieure à 63 000 volts, à permis de construire au-delà (art. R. 421-9 d). Les constructions telles qu’un poste de raccordement seront soumises à déclaration préalable si elles créent une surface hors oeuvre brute supérieure à 2 m² et inférieure ou égale à 20 m² (art. R. 421-9 a), à permis de construire au-delà. (note : actuellement 5 m² de surface de plancher et d’emprise au sol – la dispense de formalités n’est pas applicable aux projets compris dans un secteur « protégé »)

Panneaux photovoltaïques installés en toiture

Les formalités à entreprendre pour des panneaux installés sur une toiture sont celles applicables aux travaux entrepris sur une construction existante.

Ainsi, la pose d’un panneau solaire en toiture doit faire l’objet d’une déclaration préalable en mairie dans la mesure où il s’agit de travaux ayant pour effet de modifier l’aspect extérieur du bâtiment (QE n°3612 du 25/12/2007, Mme Marie-Jo Zimmermann).

Panneaux solaires fixés au sol

Les formalités sont celles applicables aux constructions nouvelles.

Dans le cadre d’ouvrages de production d’électricité à partir de l’énergie solaire installée sur le sol, il est tenu compte à la fois de la puissance crête maximale et de la hauteur des installations :

Puissance crête inférieure à 3 Kw et dont la hauteur au-dessus du sol est inférieure à 1,80 m DISPENSE DE FORMALITÉS Art. R.421-2 c) du code de l’urbanisme
Puissance crête inférieure à 3 Kw et dont la hauteur au-dessus du sol est supérieure ou égale à 1,80 m DÉCLARATION PRÉALABLE Art. 421-9 h) du code de l’urbanisme
Puissance crête comprise entre 3 Kw et 250 Kw, quelle que soit la hauteur au-dessus du sol DÉCLARATION PRÉALABLE Art. 421-9 h) du code de l’urbanisme
Puissance crête supérieure à 250 Kw PERMIS DE CONSTRUIRE Art. R.421-1 du code de l’urbanisme
En « secteur protégé » (secteur sauvegardé, site classé ou en instance de classement, réserve naturelle, parc national) : puissance crête inférieure à 3 Kw DÉCLARATION PRÉALABLE Art. R.421-11 b) du code de l’urbanisme
En « secteur protégé » (secteur sauvegardé, site classé ou en instance de classement, réserve naturelle, parc national) : puissance crête supérieure ou égale à 3 Kw PERMIS DE CONSTRUIRE Art. R.421-1 du code de l’urbanisme

Contenu du dossier

Qu’il s’agisse d’un permis de construire ou d’une déclaration préalable, le dossier comporte un ensemble de pièces graphiques et de pièces écrites.

Déclaration préalable : pièces à joindre au formulaire

En plus du formulaire de déclaration préalable, le dossier comporte également les pièces suivantes (les cases marquées d’une croix « X » signifient que la pièce doit être jointe au dossier) :

Désignation Panneaux en toiture Panneaux fixés au sol
DP.1 Plan de situation X X
DP.2 Plan de masse Facultatif (le projet ne remet pas en cause les règles de prospect) X
DP.4 Plan des façades et des toitures X les plans des façades et des toitures illustrent l’état initial du bâtiment et son état futur Facultatif (le projet ne comporte ni façade ni toiture), il reste cependant conseillé de joindre au dossier un document illustrant l’aspect des panneaux
DP.5 Représentation de l’aspect extérieur X
DP.6 Document graphique X (si visible depuis la voie publique) X
DP.7/8 Photographies en environnement proche et paysage lointain X X

Exemple de DP 5 Représentation de l’aspect extérieur (photographie originale : Wikimedia Commons). La DP.5 permet à l’administration d’apprécier l’intégration architecturale du panneau photovoltaïque au bâti existant (cliquez pour agrandir). La DP.5 peut être réalisée au moyen d’un photomontage.

Le plan en coupe du terrain et de la construction (DP.3) est en principe facultatif dès lors que le projet n’a pas pour effet de modifier l’altimétrie du terrain naturel.

Pour les terrains compris dans le périmètre d’un secteur sauvegardé, le dossier doit également comporter une pièce DP.11 « notice décrivant les modalités d’exécution des travaux ».


Permis de construire : pièces à joindre au formulaire

Le dossier de permis de construire se compose de l’ensemble des pièces à joindre obligatoirement :

  • PCMI 1 Plan de situation ;
  • PCMI 2 Plan de masse ;
  • PCMI 3 Plan en coupe du terrain et de la construction ;
  • PCMI 4 Notice décrivant le terrain et présentant le projet ;
  • PCMI 5 Plan des façades et des toitures ;
  • PCMI 6 Document graphique ;
  • PCMI 7/8 Photographies en environnement proche et paysage lointain.

Formulaire de déclaration des éléments nécessaires au calcul des impositions et taxe d’aménagement

Les formulaires CERFA édités au format .PDF par le ministère intègrent, en plus du formulaire d’autorisation proprement dit, un « formulaire de déclaration des éléments nécessaires au calcul des impositions ».

Cadre 1.3 Autres éléments soumis à la taxe d’aménagement des formulaires de permis de construire et de déclaration préalable. Les formulaires simplifiés de déclaration préalable ainsi que le formulaire de permis de construire « maison individuelle et/ou ses annexes » ne l’intègrent pas.

Le cadre « 1.3 – Autres éléments soumis à la taxe d’aménagement » comporte une ligne « superficie des panneaux photovoltaïques posés au sol » (attention : cette ligne n’apparait pas dans les formulaires « simplifiés » de déclaration préalable CERFA 13702 et 13703 ainsi que dans le formulaire de permis de construire maison individuelle et/ou ses annexes 13406).

Comme sa désignation l’évoque, cette ligne est à renseigner lorsque le projet comporte des panneaux fixés au sol.

En effet, la réforme de la fiscalité de l’urbanisme, introduite au 1er mars 2012 par la loi de finances rectificative du 29 décembre 2010, montre que les panneaux photovoltaïques au sol font l’objet d’une taxation selon une valeur forfaitaire au titre de la taxe d’aménagement en fonction de l’importance des surfaces à construire (art. L.331-13 du code de l’urbanisme).

La circulaire du 18 juin 2013 relative à la réforme de la fiscalité de l’aménagement précise (page 30) :


Il s’agit de la surface des panneaux et non de leur surface projetée au sol. Si le projet est accompagné d’autres constructions, celles-ci sont taxées en tant que construction c’est-à-dire en fonction de leur surface de plancher close et couverte si leur hauteur sous plafond est supérieure à 1,80 mètre.
[…]

Seuls sont visés les panneaux photovoltaïques (capteurs solaires destinés à la production de l’électricité) et non les panneaux solaires thermiques (qui produisent de la chaleur).

En revanche, les panneaux photovoltaïques installés en toiture ou en façade n’ont pas à donner lieu à l’acquittement d’une taxe d’aménagement, dans la mesure où ils ne créent pas de surface taxable en plus de ne pas appartenir aux installations faisant l’objet d’une taxation par valeur forfaitaire.

Dépôt du dossier et instruction

Le dossier se dépose en mairie en deux exemplaires pour une déclaration préalable ou quatre exemplaires pour un permis de construire.

Le dossier doit être déposé en un exemplaire supplémentaire lorsque le terrain est compris dans le périmètre d’un « secteur protégé » (secteur sauvegardé, champ de visibilité d’un monument historique, aire de mise en valeur de l’architecture et du patrimoine, site classé, site inscrit, site en instance de classement).

Il doit en outre comporter 5 exemplaires supplémentaires du plan de situation, du plan de masse et du plan en coupe.

Le délai d’instruction de droit commun d’une déclaration préalable est de 1 mois tandis que ce délai est de 2 mois pour un permis de construire.

Le délai d’instruction peut faire l’objet d’une majoration de délai compte tenu de la situation juridique du terrain.

Notamment, le délai d’instruction est augmenté de 1 mois lorsque le terrain est compris dans le périmètre d’un secteur sauvegardé.

Le principe de « non-interdiction » des installations de production d’énergie renouvelable destinée à l’autoconsommation

L’article L.111-6-2 du code de l’urbanisme dispose que :

Nonobstant les règles relatives à l’aspect extérieur des constructions […], le permis de construire ou d’aménager ou la décision prise sur une déclaration préalable ne peut s’opposer à […] la production d’énergie renouvelable correspondant aux besoins de la consommation domestique des occupants de l’immeuble ou de la partie d’immeuble concernés.

Applicable en dehors de « secteurs protégés », l’article L.111-6-2 du code de l’urbanisme reprend le principe selon lequel il est « interdit d’interdire » issu des débats du Grenelle de l’environnement (art. 12 de la loi du 12 juillet 2010 portant Engagement National pour l’Environnement, dite loi ENE ou Grenelle II).

Les secteurs dans lesquels les dispositions de l’article L.111-6-2 du code de l’urbanisme ne sont pas applicables sont : les secteurs sauvegardés, les aires de mise en valeur de l’architecture et du patrimoine, les périmètres de protection d’un immeuble classé ou inscrit, à l’intérieur du cœur d’un parc national, immeuble classé ou inscrit et immeuble adossé à un immeuble classé, les périmètres délimités par l’autorité compétente en matière de plan local d’urbanisme après avis de l’architecte des Bâtiments de France.

Pour l’application du L.111-6-2, l’article R.111-50 du code de l’urbanisme dresse la liste limitative des dispositifs ne pouvant faire l’objet d’une opposition :

1° Les matériaux d’isolation thermique des parois opaques des constructions et, notamment, le bois et les végétaux en façade ou en toiture ;
2° Les portes, portes-fenêtres et volets isolants définis par un arrêté du ministre chargé de l’urbanisme ;

Les systèmes de production d’énergie à partir de sources renouvelables, lorsqu’ils correspondent aux besoins de la consommation domestique des occupants de l’immeuble ou de la partie d’immeuble concernée. Un arrêté du ministre chargé de l’urbanisme précise les critères d’appréciation des besoins de consommation précités ;

4° Les équipements de récupération des eaux de pluie, lorsqu’ils correspondent aux besoins de la consommation domestique des occupants de l’immeuble ou de la partie d’immeuble concernée ;

5° Les pompes à chaleur ;

6° Les brise-soleils.

En ce qui concerne le 3° de l’article R.111-50 du code de l’urbanisme, qui intéresse les panneaux photovoltaïques, les modalités techniques en application de l’article L.111-6-2 du code de l’urbanisme n’ont pour le moment fait l’objet d’aucun arrêté, en dépit d’un projet de décret qui prévoyait que les systèmes en question auraient du correspondre à ceux « dont la puissance crête pour les générateurs photovoltaïques, ou la puissance électrique maximale installée dans les autres cas, ne peut excéder 3 kW par tranche de 100 mètres carrés de surface de plancher » (le décret final paru le 27 février 2014 n’a finalement pas repris cette disposition).

Dans une question écrite, un député montre (QE n°14159, question publiée au JO le 18/12/2012, M. François-Michel Lambert) :

Ainsi les systèmes de production d’énergie à partir de sources renouvelables font partie de ces dispositifs mais doivent correspondre aux besoins de la consommation domestique appréciés au regard de critères devant être définis par arrêté du ministère.

Il lui demande à quelle date cet arrêté sera-t-il publié ? Ainsi plusieurs situations de blocage dues à des arrêtés d’opposition à une déclaration préalable contre l’installation de panneaux solaires sur les toitures pourront être évitées.

Pour le moment, le législateur ne s’est toujours pas prononcé.


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