Guide des abris de voiture photovoltaïques : des principes de base au choix, découvrez en un seul article les avantages écologiques du « parking et de la production d’énergie ».

Réponse rapide :

Qu'est-ce qu'un abri de voiture photovoltaïque ? Il s'agit d'une construction qui associe des modules photovoltaïques solaires au toit d'un abri de parking, produisant de l'électricité à partir de l'énergie solaire tout en fournissant de l'ombre et une protection contre la pluie, permettant ainsi une « double utilisation d'un même lieu ».

Quelle quantité d'électricité peut-il produire ? Prenons l'exemple d'un abri de voiture photovoltaïque en alliage d'aluminium : chaque emplacement peut produire entre 3 500 et 4 500 kWh d'électricité par an (selon l'ensoleillement). L'électricité produite peut être utilisée directement pour l'éclairage, la recharge de véhicules ou injectée dans le réseau.

L'investissement est-il rentable ? Le délai de retour sur investissement statique d'un abri de voiture photovoltaïque pur est d'environ 8 à 10 ans, avec un taux de rendement interne (TRI) d'environ 5 % à 8 %. En l'associant à un système de stockage d'énergie et à des bornes de recharge, ce délai peut être réduit à 3-7 ans et le TRI porté à 8-15 %. Certaines solutions montrent que le revenu annuel moyen généré par l'électricité verte par place de parking dépasse 4 000 yuans, avec un délai de retour sur investissement supplémentaire de seulement 2,8 ans.

Où son installation est-elle adaptée ? Elle convient aux parcs industriels, aux complexes commerciaux, aux écoles, aux hôpitaux, aux parkings publics, aux collectivités, aux aires de service autoroutières, etc.

Résumé : Cinq points essentiels des abris de voiture photovoltaïques

• Double usage en un seul lieu : sans empiéter sur le terrain, il produit de l’électricité au-dessus du parking existant et offre simultanément protection solaire et rafraîchissement. La température sous l’abri peut être réduite de 3 à 5 °C.

▪ La structure est exquise : Selon le nombre de colonnes, on distingue les structures à une seule colonne et celles à deux colonnes. Les structures à une seule colonne permettent un gain de place et une installation simplifiée ; les structures à deux colonnes offrent une meilleure résistance au vent, une consommation d’acier réduite et une plus grande stabilité.

▪ La durée de vie dépend des matériaux : Les supports en alliage d'aluminium sont résistants à la corrosion, sans entretien et adaptés aux zones côtières et à forte humidité ; les supports en acier au carbone ont une forte capacité de charge et des coûts maîtrisables, et sont adaptés aux grandes portées.

▪ L’intégration de la lumière, du stockage et de la recharge est une tendance : Après l'intégration de la production d'énergie photovoltaïque, des systèmes de stockage d'énergie et des bornes de recharge, l'autoconsommation d'énergie, le stockage du surplus d'électricité et l'arbitrage entre les pics et les creux de production peuvent être réalisés, et la rentabilité est nettement supérieure à celle des solutions photovoltaïques pures.

▪ Le choix dépend du scénario : Les conditions du site, le climat, les dimensions du véhicule et la consommation d'électricité déterminent conjointement la forme et les matériaux de l'abri de voiture. Il est déconseillé de baser ses décisions uniquement sur le coût initial.

I. Composition et principe de fonctionnement des abris de voiture photovoltaïques

Un système complet d'ombrière photovoltaïque comprend des modules photovoltaïques, une structure de support, un onduleur, un système de distribution électrique, un système d'éclairage et de contrôle, ainsi qu'un système de protection contre la foudre et de mise à la terre. La mise à niveau vers une solution intégrée photovoltaïque-stockage-recharge nécessite l'ajout d'un système de stockage d'énergie et d'une borne de recharge.

Le processus peut être simplement compris comme suit : Les modules photovoltaïques sur le toit de l'abri de voiture convertissent la lumière du soleil en courant continu (CC) → Le CC est collecté par un boîtier de combinaison et transmis à l'onduleur → L'onduleur convertit le CC en courant alternatif (CA) → Le CA alimente l'éclairage de l'abri de voiture et les bornes de recharge, avec un surplus d'énergie injecté dans le réseau.

La principale caractéristique des abris de voiture photovoltaïques est que les modules photovoltaïques remplacent directement la toiture traditionnelle. Ils constituent donc à la fois un système de production d'énergie et des éléments structurels de l'abri, ce qui en fait l'une des formes les plus simples et les plus répandues de photovoltaïque intégré au bâtiment (PVIB).

II. Contenu principal : Analyse approfondie de deux systèmes de support courants

Le système de support d'un abri de voiture photovoltaïque détermine sa forme structurelle, sa durée de vie et ses applications. Actuellement, les solutions de support les plus courantes sur le marché se répartissent en deux grandes catégories : les supports en alliage d'aluminium et les supports en acier au carbone.

2.1 Système de support pour abri de voiture photovoltaïque en alliage d'aluminium

Le système de support en alliage d'aluminium utilise l'AL6005-T5 comme matériau principal, avec un traitement de surface anodisé. Ses principaux avantages sont :

Résistance exceptionnelle à la corrosion : L’alliage d’aluminium possède une résistance naturelle à l’oxydation, et l’anodisation renforce encore ses propriétés anticorrosion. Il résiste à la rouille même en milieu côtier, exposé aux embruns salés, aux pluies acides et aux sels de déneigement. Aucun traitement antirouille ni peinture n’est nécessaire pendant toute sa durée de vie, ce qui engendre des coûts d’entretien extrêmement faibles.

Léger et très résistant : pesant environ 60 % du poids des structures en acier, il peut résister à des vitesses de vent allant jusqu'à 60 m/s et à des charges de neige de 1,4 kN/m², réduisant ainsi les exigences de charge portante de la fondation.

Modulaire et à montage rapide : La conception modulaire permet un assemblage rapide sur site, offrant la possibilité d’étendre ultérieurement le nombre de places de stationnement ou le nombre de panneaux photovoltaïques.

Étanchéité et refroidissement : Équipé de canaux de drainage structurels pour une étanchéité physique ; les panneaux photovoltaïques bloquent la lumière du soleil, réduisant la température sous la canopée de 3 à 5 °C.

Paramètres clés (en prenant les produits SolarFirst comme exemple) : Matériau : alliage d’aluminium anodisé AL6005-T5, avec fixations assorties en acier inoxydable SUS304 ; charge de vent maximale de 60 m/s, charge de neige de 1,4 kN/m² et une garantie de 10 ans.

Pour plus de détails sur le produit, veuillez consulter :Système de montage pour abri de voiture solaire en aluminium

2.2 Système de support de carport en acier au carbone à structure cantilever

Le système de support en acier au carbone utilise comme matériau principal de l'acier au carbone galvanisé à chaud, assurant ainsi une protection contre la corrosion grâce au procédé de galvanisation à chaud. Ses avantages sont les suivants :

Capacité de charge supérieure : l’acier possède une résistance et une rigidité supérieures aux alliages d’aluminium, ce qui le rend adapté aux conceptions comportant de grandes portées, des charges lourdes ou nécessitant de longues sections en porte-à-faux.

Coût relativement maîtrisable : dans les projets de grande envergure, le coût initial des matériaux pour les supports en acier au carbone est généralement inférieur à celui des solutions en alliage d’aluminium.

Adapté aux climats extrêmes : après une galvanisation à chaud appropriée, les supports en acier au carbone offrent une stabilité optimale même dans des conditions climatiques difficiles telles que le froid extrême et les vents violents.

Les supports en acier au carbone nécessitent une attention particulière en matière de protection anticorrosion des assemblages boulonnés et des arêtes de coupe, car ces zones constituent des points faibles où la corrosion se concentre. Le contrôle régulier du serrage des boulons et de l'intégrité du revêtement anticorrosion est un aspect essentiel de l'exploitation et de la maintenance.

Vous trouverez des informations détaillées sur le produit à l'adresse suivante :Système de montage pour abri de voiture en porte-à-faux en acier

2.3 Classification et sélection des formes structurales

Outre les différences de matériaux, les abris de voiture photovoltaïques peuvent être classés selon plusieurs dimensions en fonction de leurs formes structurelles :

Selon le nombre de colonnes : les abris de voiture à une seule colonne permettent de gagner de la place, offrent un stationnement pratique et sont faciles à installer ; les abris de voiture à deux colonnes sont plus stables, offrent une meilleure résistance au vent et utilisent moins d’acier par unité de surface.

Selon la forme de la pente : les structures à pente unique conviennent à une orientation nord-sud, sont de structure simple et faciles à installer ; les structures à double pente ont un drainage centralisé, conviennent à une orientation est-ouest et offrent un drainage plus pratique les jours de pluie.

En fonction de la relation entre les cellules photovoltaïques et la structure : les structures additionnelles conviennent à la modernisation des abris de voiture existants par l’installation de modules photovoltaïques sur le toit existant ; les structures modulaires utilisent directement les modules photovoltaïques comme éléments structurels de l’abri de voiture, sont plus simples et plus esthétiques, mais présentent une complexité de conception plus élevée.

III. Tableau comparatif

3.1 Système de support en alliage d'aluminium vs acier au carbone

3.2 Comparaison des différentes options de configuration des fonctions

IV. Études de cas et calculs des avantages

Étude de cas 1 : Projet d'abri d'auto étanche en acier au carbone de 300 kWc à Sudbury. Situé à Sudbury, ce projet a nécessité l'installation d'une puissance de 300 kWc. L'abri d'auto, de type étanche en acier au carbone, a été construit en mars 2022. Ce projet démontre l'excellente capacité portante et les avantages économiques des abris d'auto étanches en acier au carbone pour les projets de moyenne et grande envergure. L'étanchéité de la structure protège les véhicules et les équipements électriques situés en dessous, ce qui rend cette solution idéale pour les projets où l'investissement initial est limité et qui requièrent de grandes portées.

Étude de cas 2 : Projet d'abri de voiture photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV) de 1,6 MWc en Malaisie. Situé dans la zone industrielle de Q-cell en Malaisie, ce projet a nécessité l'installation d'une capacité de 1,6 MWc. Il s'agit d'un abri de voiture étanche en porte-à-faux, intégrant des panneaux photovoltaïques intégrés au bâtiment (BIPV). La construction s'est achevée en 2019. Ce projet d'abri de voiture photovoltaïque de grande puissance (plusieurs mégawatts) démontre que les abris BIPV peuvent répondre aux besoins d'autoconsommation à grande échelle des parcs industriels. La structure en porte-à-faux réduit l'emprise au sol des piliers, optimisant ainsi le stationnement et la circulation dans la zone industrielle.

(Projet de carport BIPV de 1,6 MWc en Malaisie)

Étude de cas 3 : Projet d'abri de voiture étanche en acier au carbone de 296 kWc en Thaïlande. Ce premier projet, situé à Bangkok, en Thaïlande, présente une capacité totale de 295,925 kWc et utilise des abris de voiture étanches en acier au carbone. Bangkok bénéficie d'un climat chaud et humide, avec des précipitations concentrées pendant la saison des pluies, ce qui exige des normes élevées en matière de résistance à la corrosion et de drainage pour les abris de voiture. Ce projet démontre que la structure en acier au carbone, traitée par galvanisation à chaud normalisée et dotée d'une conception étanche, est parfaitement adaptée au climat chaud et humide de l'Asie du Sud-Est, la rendant idéale pour les parcs commerciaux, les parkings d'usines ou les parkings publics.

(Projet de parking étanche en acier au carbone de 296 kWc en Thaïlande)

Étude de cas 4 : Projet d'ombrières solaires de 640 kWc au Japon. Ce projet, d'une capacité installée de 640 kWc (6,4 kW × 100), utilise des ombrières en alliage d'aluminium et a été achevé en 2018. Il comprend 100 places de stationnement, chacune fournissant environ 6,4 kW, et représente une solution d'ombrières solaires modulaire et standardisée. Les ombrières en alliage d'aluminium sont légères, résistantes à la corrosion et sans entretien, ce qui les rend particulièrement adaptées aux marchés à forte humidité et aux environnements côtiers.

Ces études de cas démontrent que les abris de voiture photovoltaïques ont été mis en œuvre avec succès sous différents climats et sur divers marchés : les abris en alliage d’aluminium sont privilégiés dans les zones côtières et à forte humidité, tandis que les abris étanches en acier au carbone conviennent aux projets de grande envergure et à coût maîtrisé. Les abris étanches BIPV/en porte-à-faux sont adaptés aux projets de grande envergure dans les zones industrielles. Le choix d’un abri de voiture doit prendre en compte de manière globale le climat, la structure, la résistance à la corrosion, le drainage, l’exploitation et la maintenance, ainsi que les avantages à long terme. La structure principale d’un abri de voiture photovoltaïque a généralement une durée de vie allant jusqu’à 25 ans, assurant ainsi un retour sur investissement important sur le long terme.

V. FAQ : Foire aux questions

Q1 : De combien un abri de voiture photovoltaïque est-il plus cher qu'un abri de voiture classique ?

Le coût de construction d'un abri de voiture photovoltaïque est supérieur d'environ 300 à 400 yuans par mètre carré à celui d'un abri de voiture classique à structure membranaire. Cependant, ce surcoût peut être amorti en quelques années grâce aux revenus générés par la production d'électricité.

Q2 : Comment choisir entre des supports à une seule colonne et des supports à deux colonnes ?

Si le site est compact et que le stationnement est une priorité, une solution à colonne unique est préférable. Si la zone est exposée à des vents forts ou nécessite une plus grande portée, les supports à double colonne offrent des avantages en termes de stabilité structurelle et de consommation d'acier par unité de surface.

Q3 : Comment choisir entre des supports en alliage d'aluminium et en acier au carbone ?

Dans les zones côtières, les régions à forte humidité ou sujettes aux pluies acides, les supports en alliage d'aluminium sont recommandés car leur absence d'entretien réduit considérablement les coûts d'exploitation et de maintenance à long terme. Dans les régions intérieures sèches où les budgets sont limités, les supports en acier au carbone galvanisé à chaud constituent un choix économique et pratique.

Q4 : Quelles sont les procédures d'approbation requises pour un abri de voiture photovoltaïque ?

Bien que les abris de voiture photovoltaïques soient situés dans la zone constructible désignée, ils risquent d'être considérés comme des constructions illégales en l'absence des permis de construire nécessaires, ce qui pourrait entraîner un défaut d'indemnisation lors de la démolition. Il est donc recommandé d'obtenir les permis requis auprès du service d'urbanisme de la commune avant le début des travaux.

Q5 : La maintenance quotidienne est-elle complexe ?

La structure porteuse des abris de voiture en alliage d'aluminium ne nécessite pratiquement aucun entretien. Les modules photovoltaïques doivent être nettoyés au moins une fois par trimestre, voire plus fréquemment dans les zones fortement polluées ou venteuses. Il convient également de vérifier régulièrement le serrage des boulons, le système de mise à la terre (résistance de terre ≤ 4 Ω) et l'état du revêtement anticorrosion.

Q6 : L'électricité produite par l'ombrière photovoltaïque peut-elle recharger directement les véhicules électriques ?

Oui. Le courant continu produit par les modules photovoltaïques est converti en courant alternatif par un onduleur et peut être directement fourni aux bornes de recharge. Si un système de stockage d'énergie est configuré, un circuit fermé complet « production d'énergie photovoltaïque → stockage d'énergie → décharge vers la borne de recharge » peut être réalisé, libérant l'énergie stockée pendant les périodes de pointe du prix de l'électricité afin de réaliser un arbitrage entre les tarifs de pointe et les tarifs de creux.

Q7 : L’ombrage aura-t-il une incidence sur la production d’énergie ?

Oui, cela aura un impact. Il faut tenir compte des ombres portées par les bâtiments, les arbres ou les autres abris de voiture environnants. En cas d'ombrage, il est conseillé de modifier l'emplacement de l'abri de voiture pour éviter les obstacles, ou d'utiliser des optimiseurs ou des micro-onduleurs pour réduire l'impact de l'ombrage localisé sur la production d'énergie globale.

L'intérêt des ombrières photovoltaïques réside non seulement dans leur double fonction de « stationnement et production d'énergie », mais aussi dans la transformation d'espaces de stationnement inexploités en une source d'énergie verte durable et rentable. Le choix de la structure et des matériaux de support appropriés est essentiel pour garantir un retour sur investissement stable et pérenne.