Avant d’installer des panneaux photovoltaïques, il convient de rappeler que la performance d’un panneau solaire dépend de plusieurs critères. Dans de bonnes conditions, l’installation permet de produire de l’électricité pour son autoconsommation et de réduire ses factures d’énergie au maximum de manière optimale. Quels sont alors ces indicateurs de performance ? Comment les utiliser pour mettre à profiter les avantages des panneaux photovoltaïques ?
Les panneaux photovoltaïques sont conçus pour convertir l’énergie du soleil en énergie exploitable dans la maison.
Cependant, pour profiter au maximum de leurs avantages, il faut optimiser leur performance, sachant que :
La performance d’un panneau solaire photovoltaïque désigne sa capacité à convertir les rayons du soleil en courant électrique. Elle dépend à la fois du rendement et de la puissance du panneau. Plus le rendement est élevé, meilleure sera la performance de l’installation.
Le rendement d’un panneau photovoltaïque désigne le rapport entre la quantité d’électricité qu’il peut produire et la quantité de rayonnement solaire captée. En effet, seule une partie de cette énergie solaire reçue est convertie en électricité.
Exprimé en pourcentage, le rendement est un indicateur de performance théorique. Il varie en fonction de plusieurs paramètres comme la luminosité, la température, l’inclinaison et l’orientation du panneau solaire photovoltaïque par exemple. Autrement dit, un panneau photovoltaïque offrant un rendement de 20% peut convertir en électricité 20% de la quantité de lumière solaire qu’il reçoit.
Plusieurs facteurs influencent le rendement des panneaux solaires photovoltaïques.
Le rendement d’un panneau solaire photovoltaïque dépend en partie de la quantité de rayonnement solaire qu’il reçoit. On parle aussi d’irradiation solaire.
La localisation géographique est déterminante pour estimer la capacité de production électrique d’une installation. En effet, le rendement du panneau sera meilleur dans une région où le taux d’ensoleillement est élevé.
En France métropolitaine, l’estimation de la capacité de production d’une installation photovoltaïque est répartie en quatre zones. Cette capacité de production est exprimée en kWh/kWc (kilowattheure/kilowatt-crête).
| Zone géographique | Capacité de production estimée |
|---|---|
| Nord-est + Île-de-France | 800 à 1000 kWh/kWc |
| Bretagne, Pays de la Loire, Haute-Savoie | 1000 à 1100 kWh/kWc |
| Rhône-Alpes, Aquitaine, Occitanie (sud-ouest) | 1100 à 1200 kWh/kWc |
| Sud + Corse | 1200 à 1400 kWh/kWc |
Pour qu’un panneau photovoltaïque atteigne sa capacité de production optimale, il faut que les rayons solaires soient perpendiculaires à sa surface. Cependant, la hauteur du soleil dans le ciel varie d’une saison à l’autre, mais aussi en fonction de la latitude.
Une inclinaison comprise entre 30 et 35° associée à une orientation plein sud est donc recommandée pour une production photovoltaïque optimale.
Il faut savoir que les modules photovoltaïques sont sensibles à la chaleur. Le rendement étant optimal à une température de 25°C, une baisse d’environ 0,5% par degré supplémentaire est observé.
La perte de rendement due à la chaleur est indiquée par le coefficient de température. Cette information figure dans la liste des caractéristiques de chaque panneau photovoltaïque.
Le saviez-vous ? La pose en surimposition permet d’éviter la surchauffe des panneaux photovoltaïques. Un espace est créé entre la surface des tuiles et l’arrière des panneaux.
La puissance-crête, indiquée en Wc ou kWc correspond à la capacité de production électrique d’un panneau photovoltaïque. Elle est déterminante pour la performance d’un panneau solaire photovoltaïque et permet de calculer son rendement.
La technologie des modules est un autre facteur déterminant pour le rendement d’un panneau photovoltaïque. Les deux types de panneaux les plus répandus sont les panneaux solaires monocristallins et les modules polycristallins.
Comme leur nom l’indique, les modules monocristallins sont fabriqués avec un lingot de silicium à un seul cristal. Ce type de panneau photovoltaïque offre un rendement plus élevé, de l’ordre de 16 à 24%, selon les fabricants.
Les modules polycristallins, pour leur part, sont élaborés avec plusieurs cristaux de silicium cristallin. Offrant un rendement compris entre 14 et 18%, ils sont moins performants que les panneaux photovoltaïques monocristallins.
Dans les régions à faible ensoleillement, les panneaux monocristallins sont privilégiés pour leur rendement plus élevé. Ils conviennent aussi aux surfaces de toiture réduites.
À noter : Cap Soleil Energie installe uniquement des panneaux monocristallins, réputés pour leur rendement élevé et leur durée de vie plus longue.
Calculer le rendement d’un panneau solaire photovoltaïque permet d’estimer la durée du retour sur investissement.
Deux éléments sont pris en compte dans ce calcul du rendement.
Pour calculer le rendement d’un panneau solaire photovoltaïque, la formule est la suivante :
Rendement = Puissance du panneau (en Wc) / Puissance solaire reçue (superficie en m2 x 1000).
Par exemple, pour un panneau de 2,4 m2 délivrant une puissance de 500 Wc, le rendement est : 500 / (2,4 x 1000) = 20,8%.
On peut dire alors que c’est un panneau monocristallin avec un très bon rendement, dépassant de loin celui des panneaux polycristallins (allant de 14 à 18%), mais s’approche plus de celui et des panneaux monocristallins (entre 16 et 24%).
En moyenne, un panneau polycristallin a un rendement à 16% alors que la moyenne pour le monocristallin se situe aux alentours des 20%.
Les composants d’un panneau solaire photovoltaïque sont soumis à l’usure du temps, sans oublier qu’ils subissent régulièrement les assauts des aléas climatiques. Les panneaux photovoltaïques perdent alors en rendement année après année, dû à une baisse de la puissance nominale. Celle-ci est de l’ordre de 0,6 à 1% de la puissance-crête indiquée dans la fiche technique du panneau.
Ainsi, les fabricants s’accordent à dire que les panneaux photovoltaïques conservent au moins 80% de leur puissance initiale après 25 ans d’utilisation. Cette valeur correspond à la « garantie de performance » qui est également indiquée dans la fiche technique de chaque panneau.
Toutefois, comme la durée de vie d’un panneau solaire photovoltaïque varie de 30 à 40 ans en moyenne, on peut dire que la baisse de rendement n’affecte pas la rentabilité de l’installation.
Il est possible d’optimiser le rendement des panneaux solaires photovoltaïques en effectuant un entretien régulier de l’installation. Cela inclut une vérification des différents composants comme l’onduleur solaire, les câbles et les compteurs.
Il est également recommandé de nettoyer les panneaux solaires photovoltaïques au moins une fois par an. Cela permet d’éliminer les dépôts de poussières et les débris qui peuvent réduire la quantité de lumière reçue par les panneaux.
La puissance-crête entre dans le calcul du rendement et permet de déterminer la performance d’un panneau solaire photovoltaïque. Elle correspond à la puissance électrique maximale délivrée par le panneau.
En général, elle est obtenue et mesurée dans des conditions standards de tests, soit :
Avec le rendement, la puissance-crête permet d’estimer la performance d’un panneau solaire. Une puissance plus élevée permet de couvrir facilement une partie des besoins en électricité, sans surdimensionner l’installation.
Par ailleurs, si la surface de la toiture est réduite, il est important de choisir une puissance-crête plus grande pour compenser la petite superficie de l’installation.
La puissance d’une installation photovoltaïque doit correspondre aux besoins en électricité du logement. Pour les connaître, il faut regarder la consommation annuelle d’énergie de la maison. Cela se vérifie soit sur les factures d’électricité, soit au niveau du compteur Linky.
La surface disponible permet également de déterminer la puissance à installer. En moyenne, un seul panneau solaire photovoltaïque occupe une surface de 1,8 m2. Si la surface disponible est de 15 m2, il faut 8 panneaux de 375W pour obtenir une puissance de 3 kWc.
Bon à savoir : une installation photovoltaïque de 3000 Wc permet de couvrir les besoins d’un ménage moyen durant la journée, sans prendre en compte le chauffage.
La rentabilité d’une installation photovoltaïque, c’est-à-dire, le retour sur investissement, peut être améliorée en optant pour l’autoconsommation avec revente de surplus.
Cette option permet de :
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