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Energie Facteur 4 asbl - Chemin de Vieusart 175 - 1300 WavreTél: 010/24 16 14 - Site web: www.ef4.be – email: [email protected]
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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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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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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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
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3
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Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
horizontal irradiation
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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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"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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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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Une Europe qui a pris le chemin du photovoltaïque
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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
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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
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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
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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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