La structure porteuse doit durer aussi longtemps que les panneaux. Choix des matériaux, charges de vent et de neige, protection anticorrosion et détails de fixation étanches pour les systèmes en toiture et au sol.
La partie la plus visible d'une centrale solaire, ce sont les panneaux, et la plus commentée, l'onduleur ; mais ce qui maintient le système debout pendant 25 ans, c'est la structure porteuse. Un support mal conçu se desserre au vent, laisse l'eau pénétrer dans la toiture ou rouille en quelques années. Bien fait, il passe inaperçu. Cet article traite des points clés en toiture, façade et pose au sol.
Analyse des charges : vent et neige
Un support est dimensionné par les charges de vent et de neige, bien plus que par son poids propre. Le vent dépend de l'inclinaison des panneaux, de la hauteur du bâtiment, de la vitesse du vent du site et de la position du panneau sur le toit (le soulèvement est plus fort en rive et en angle). La charge de neige est calculée selon l'EN 1991-1-3 d'après la région et la pente. Les centrales au sol tiennent aussi compte de l'accumulation de neige derrière les panneaux. Le calcul détermine à la fois la section des profilés et le nombre de fixations en toiture.
Matériau et corrosion
Les rails et pinces sont généralement en alliage d'aluminium (typiquement EN AW-6005A) ; l'ossature acier est galvanisée à chaud (EN ISO 1461) ou en tôle revêtue zinc-aluminium-magnésium type Magnelis. Les boulons, écrous et rondelles sont en inox A2, ou A4 en site côtier. Le contact entre métaux différents crée un risque de corrosion galvanique : on interpose une rondelle isolante ou un revêtement adapté entre l'aluminium et l'acier au carbone. En bord de mer et en atmosphère industrielle, la classe de revêtement est relevée d'un cran.
Fixation selon le type de toiture
- Toiture en tuiles : un crochet est fixé au chevron, la tuile est soulevée puis reposée ; le cheminement de l'eau n'est pas modifié.
- Toiture bac acier : fixation à la panne par joint calibré et vis à rondelle EPDM ; le trou est étanché par la rondelle.
- Toiture en panneaux sandwich : la charge est reprise par la structure sous le panneau, pas seulement par la peau externe.
- Toiture béton : chevilles chimiques ou système lesté ; l'étanchéité de la membrane est préservée.
Structures au sol
Dans les centrales au sol, la structure repose sur des pieux battus, des pieux vissés ou des plots béton ; une étude de sol et un essai d'arrachement fixent la longueur des pieux. Les tables à inclinaison fixe sont la solution la plus courante ; les trackers monoaxes augmentent le productible mais ajoutent de la maintenance mécanique. La garde au sol sous le bord inférieur des panneaux est choisie en fonction de l'accumulation de neige et de l'ombrage par la végétation.
Mise à la terre et liaison équipotentielle
Toute la structure métallique est reliée à la barre équipotentielle ; les éclisses de rail et les pinces sont rendues continues par des rondelles de mise à la terre auto-perforantes ou par un conducteur séparé. En présence d'un système de protection contre la foudre, le support est positionné en respectant sa distance de séparation. Ce détail est souvent traité en dernier, alors que la garantie des panneaux et la sécurité électrique en dépendent directement.
En résumé
Un bon support est invisible : il ne bouge pas au vent, ne fait pas fuir la toiture, ne rouille pas et ne met pas en péril la garantie des panneaux. Cela suppose un calcul de charges propre au site, des matériaux et fixations d'une même classe de corrosion, et un détail de toiture résolu avec l'étanchéité. ÇelikÇ conçoit, fabrique et monte la structure porteuse des projets solaires en toiture et au sol.