Le risque incendie et les panneaux photovoltaïques

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Le risque incendie et les panneaux photovoltaïques

En cas d’incendie dans un bâtiment industriel d’une centaine de mètres de long complètement recouvert de panneaux photovoltaïques, comment feront les services de secours pour intervenir ? © Laurent Brunas
L’Ineris, pour le volet industriel, et le CSTB, pour le volet bâtimentaire, se sont penchés sur la question de la réaction au feu de ces fameux panneaux, et de leur comportement face à l’incendie.


Favoriser le déploiement de cellules photovoltaïques sur les bâtiments industriels ou particuliers, sans augmenter les risques pour les installations, les occupants ou les services de secours en cas de sinistre, tel est l’enjeu de l’étude lancée par l’Ineris, l'Institut national de l'environnement industriel et des risques, et le CSTB, le centre scientifique et technique du bâtiment. Ces dernières années, la montée en puissance de l’installation des panneaux photovoltaïques a été rapide, poussée par le développement des énergies décarbonées et les incitations fiscales. Tous, du particulier au professionnel, voient là une manne d’énergie permettant, en effet, d’avoir son éco-conscience tranquille d’une part, et de faire des économies d’autre part. Si les technologies mises en œuvre sont multiples, l’encadrement normatif commence à peine à se mettre en place. Les résultats des tests de l’Ineris et du CSTB, déjà probants, laissent présager, selon la technologie utilisée, des scenarii complexes. Un groupe de travail, piloté par le ministère de l’Écologie a été mis en place, dans lequel, outre les deux principaux protagonistes, figurent la DSC, la Direction générale de l’énergie et du climat et la Direction générale de l’aménagement, du logement et de la nature. L’idée étant d’aboutir très vite à une réglementation homogène et adaptée au marché des panneaux photovoltaïques, leur fabrication, leur mise en place et bien sûr, leur exploitation.
Ce groupe existe depuis maintenant deux années, et 34 propositions ont été faites, jusqu’à la réalisation d’essais en feu réel afin d’évaluer le comportement des panneaux en cas d’incendie. Si les pouvoirs publics sont inquiets, et ils ont raison de l’être, par rapport aux circonstances d’un incendie dans lequel une installation de ce type serait en cause, nul n’évoque encore clairement la procédure opérationnelle pour les primo-intervenants que sont les sapeurs-pompiers.
Certains risques incendie ont été clairement identifiés, comme celui où le panneau est « agresseur » et qui, en brûlant, dégagerait de la fumée probablement toxique (cadmium, fluoropolymère, etc.) avec la production de particules ultrafines. Il y a aussi le cas dans lequel le panneau est « agressé », et où la présence des matériaux combustibles servant d’isolation supplémentaire ou d’étanchéité, deviendrait un obstacle à l’évacuation des fumées dans les combles. Lors d’une campagne expérimentale, des essais à l’échelle moyenne ont été réalisés à l’Ineris. D’autres essais normalisés ont été faits au CSTB pour vérifier que les critères figurant dans la réglementation existante sont adaptés aux panneaux photovoltaïques. Les résultats révèlent, selon la technologie photovoltaïque utilisée, plusieurs hypothèses (cf. encadré « les différents types de technologie »).
En outre, chaque type de technologie, qu’elle soit en silicium cristallin, la plus répandue aujourd’hui, ou qu’elle utilise du Thin Film, les fameuses couches minces qui permettent de recouvrir des toits entiers, plus adaptées aux bâtiments industriels il est vrai, reste dépendant des différentes configurations. Ainsi, ces panneaux photovoltaïques, qui font désormais partie du paysage, et dont la majorité de ce que l’on voit est essentiellement des panneaux de silicium cristallin sur-posés à même les tuiles et les charpentes de la maison de votre voisin, sont soit à plat, soit en pente. Mais la disposition peut aussi être différente, elle peut en effet être intégrée et également, représenter la couverture du bâtiment, d’où l’adjonction de couches isolantes, qui, en cas de feu, ne réagissent pas toujours bien, et déclenchent des réactions sur les cellules elles-mêmes. Rentre ici en ligne de compte le type de charpente, en bois ou métallique.
Dans le cas d’un toit plat, les géniaux inventeurs du tout « écologique » proposent désormais un système d’étanchéité monocouche. En cas d’incendie, la charge calorifique est uniquement liée au support des cellules. Pour la toiture inclinée sur une charpente bois, avec des panneaux sur-imposés, la charge calorifique est liée à la charpente. On peut ainsi combiner cela avec, par exemple, un système d’étanchéité et d’isolation pour protéger l’habitation. Enfin, vous pouvez également acquérir aujourd’hui, pour une toiture inclinée, des tuiles qui sont en fait des panneaux photovoltaïques. Finies les tuiles traditionnelles qui, en cas d’incendie, pouvaient être brisées à la hache d’incendie et dont le dégarnissage par les services de secours pouvaient aussi se faire à la gaffe. Là, pour le pompier, il s’agira d’un toit « brillant », extrêmement glissant voire impraticable, et totalement conducteur. Nul ne s’amusera à créer un exutoire !
L’Ineris et le CSTB ont donc brûlé des panneaux et des cellules, selon un protocole rigoureusement scientifique, pour évaluer ce qui brûlait et comment le feu pouvait évoluer. Après des échantillons de dix centimètres carrés placés sous un flux incident, l’analyse des fumées laisse apparaître un degré de toxicité certain, dont l’impact sanitaire est encore en cours d’évaluation. D’autres essais, en configuration industrielle et sur un bâtiment d’habitation, ont été réalisés. Pour l’essai industriel, il s’agit d’évaluer le comportement du panneau sur la base d’un feu important avec propagation, en maintenant la production électrique. Ici, la réglementation impose d’avoir une toiture Broof (t3). Lorsque l’on brûle le panneau seul, il y a peu, voire pas de propagation, car seul le support brûle. Dans ses conditions expérimentales, avec un soleil abondant, il y a toujours eu du courant malgré la destruction de deux éléments sur vingt-deux. Sur une vraie toiture solaire industrielle, l’étanchéité en bitume a peu propagé le feu. La puissance électrique a baissé à cause de la destruction d’une partie des panneaux et de la présence de fumées qui ont réduit le flux solaire. La puissance électrique délivrée est restée relativement importante, mais le produit s’est révélé très résistant au feu.
En conclusion, et cela est plutôt une bonne nouvelle pour les exploitants, en utilisation industrielle, les panneaux en couches minces classés Broof (T3) s’avèrent plus performants que l’étanchéité utilisée couramment, et limitent la propagation du feu.
En revanche, la mauvaise nouvelle pour les services incendie, c’est que ce caractère résistant constitue un handicap car les panneaux continuent à produire de l’électricité même après l’incendie.
Pour l’habitat particulier, des essais ont été faits sur deux charpentes identiques dans une configuration pavillonnaire, l’un avec des panneaux photovoltaïques et l’autre sans. Les thermocouples ont été placés sur et sous les panneaux, et la mesure de la puissance a été faite aux bornes du panneau pour évaluer la température critique. La charpente sans panneau, quant à elle, a reçu les thermocouples au même endroit, le but étant de comparer l’évolution de la température dans la partie sous toiture. La température de 50° Celsius est atteinte au bout de six minutes sur la charpente avec le panneau, et au bout de onze minutes sans panneau. C’est l’inflammation de l’isolant qui va provoquer la destruction des panneaux. Les résultats sont formels : les températures critiques pour les personnes ont été atteintes 5 minutes plus tôt. Ce comportement est dû au fait que l’étanchéité utilisée était combustible (matériel recommandé par le fournisseur). Cette fois, le résultat est plus rassurant pour les sapeurs-pompiers, la puissance délivrée par les panneaux a chuté très rapidement au fur et à mesure de la dégradation des cellules. Le risque électrique associé à ce type de panneau est donc moindre. Parallèlement, les essais réalisés au CSTB ont permis de mettre en exergue la réaction au feu et la résistance au feu des panneaux et de leurs supports.
Les résultats globaux de ces tests, qui vont encore continuer et évoluer, évoquent peu ou prou la sécurité des sapeurs-pompiers en intervention. D’ici 9 ans, en 2020, dans le cadre du Grenelle de l’environnement et du texte sur l’énergie renouvelable, 40 % de l’énergie d’un bâtiment seront produits par le bâtiment lui-même. Les panneaux vont fleurir sur nos toits. Il n’y aura pas de panneaux autorisés et de panneaux non-autorisés, la pose dépendra de la réglementation du bâtiment. En revanche, le groupe de travail doit très vite intégrer l’intervention des secours, avec par exemple, sur les milliers de mètres carrés que représente un toit plat d’un entrepôt recouvert de film photovoltaïque, des cheminements pour les reconnaissances. Est-ce que l’onduleur et le local batterie ne devraient pas être localisés et systématiquement répertoriés, comme un compteur gaz ou électrique pour couper les fluides ? Serait-ce suffisant ? Et outre le risque incendie, quid de ces installations électriques lors d’une tempête ou d’une grêle destructrice ? Comment les pompiers iront protéger les biens dans ce cas ? La DSC doit produire, pour septembre 2011, une note opérationnelle. Gageons que les différents services travailleront de concert sur ce projet.



Les différents types de technologie

Technologie du silicium cristallin : 90 % du marché
Rendement : de 12 % à 17 %
Trois types :
• Monocristallines
• Polycristallines
• Rubans

Technologie des couches minces : 10 % du marché
Rendement : de 5 % à 13 %
Quatre modules :
• Silicium amorphe
• Tellurure de Cadmium
• Cuivre Indium/Gallium ; Diselenide/Disulphide
• Cellules multi-jonctions


Créé en 1990, l’Ineris, l’Institut national de l'environnement industriel et des risques, est un établissement public à caractère industriel et commercial, placé sous la tutelle du ministère de l’Écologie, du Développement durable, ainsi que des Transports et du logement.

© Carlo Zaglia