Le rendement d’un panneau solaire est un critère essentiel pour déterminer les performances et la rentabilité d’une installation photovoltaïque. Son estimation est une étape cruciale dans la réalisation d’un projet de production d’électricité verte. Comment le calculer ? Quels sont les facteurs qui le font varier ?
Le rendement d’un panneau solaire influe directement sur la puissance de l’installation.
Voilà pourquoi il faut considérer différents points.
Le rendement est le rapport entre la quantité d’électricité produite par un panneau photovoltaïque et la quantité d’énergie solaire reçue à sa surface. Le taux de rendement correspond ainsi à la quantité de lumière solaire réellement convertie en électricité. C’est un indicateur de performance important. Il permet de choisir les panneaux qui vont composer l’installation photovoltaïque en fonction de leur efficacité. En pratique, le rendement d’un panneau photovoltaïque se situe entre 13 et 24% et dépend du type de module.
En effet, il est impossible de transformer en électricité 100% du rayonnement solaire reçu par le panneau. Cela est dû aux déperditions d’énergie, notamment sous forme de chaleur, de rayons réfléchis, mais aussi à cause des limites liées aux cellules solaires elles-mêmes.
Il existe trois notions à associer au rendement d’un panneau solaire :
Le rendement de conversion désigne la capacité d’une cellule à convertir en électricité une partie de l’énergie solaire qu’elle reçoit. Il permet d’estimer l’efficacité d’une cellule photovoltaïque. Il est à différencier du rendement surfacique d’un panneau.
Il est possible d’estimer le rendement cellulaire d’un panneau solaire photovoltaïque avec la formule suivante :
Rendement cellulaire = [Quantité d’électricité produite / Quantité d’énergie reçue] x 100
Bon à savoir :
C’est la lumière visible du soleil qui est transformée en électricité par les cellules solaires, mais pas la chaleur, comme c’est le cas avec les panneaux solaires thermiques.
Le rendement surfacique permet d’estimer l’efficacité du panneau solaire photovoltaïque en fonction de sa surface. Il correspond ainsi au rendement proprement dit du panneau. C’est l’indicateur de référence utilisé par les fabricants et il est mentionné dans la fiche technique de chaque panneau.
Exprimé en pourcentage, le rendement d’un panneau solaire s’obtient dans des conditions de test standard réalisé en laboratoire, soit :
Le rendement d’un panneau solaire baisse au fil du temps à cause de l’usure des cellules. La baisse d’efficacité se situe autour de 0,5% par an. Les fabricants indiquent ainsi pour chaque panneau ce qu’on appelle la garantie de rendement. Il s’agit de la capacité de rendement du panneau après environ 25 années de fonctionnement. On parle aussi de rendement linéaire.
Selon les fabricants, le rendement linéaire est compris entre 80% et 90% après 25 ans. Cela signifie que le panneau conserve entre 80 et 90% de sa capacité après cette période.
Comme le rendement d’un panneau solaire photovoltaïque correspond à son rendement surfacique, son calcul tient compte de la superficie.
Voici la formule à utiliser :
Taux de rendement (%) = Puissance-crête (Wc) / (Superficie en m2 x 1000)
Exemple :
Pour un panneau solaire photovoltaïque monocristallin de 1,7 m2 ayant une puissance nominale de 400 Watts, le rendement est de : 400 / (1,7 x 1000) = 0,2353 = 23,53%
Pour rappel, le rendement d’un panneau solaire photovoltaïque est fourni à titre indicatif dans la fiche technique du produit. Il correspond aux mesures issues de tests réalisés en laboratoire. Cependant, l’efficacité et les performances globales des panneaux photovoltaïques sont directement influencées par les conditions environnantes.
Elles dépendent aussi de plusieurs autres facteurs comme l’entretien des panneaux, les conditions d’installation et la qualité de l’onduleur solaire.
Pour optimiser l’efficacité des panneaux photovoltaïques, une orientation plein sud est l’idéal. Cependant, il est aussi possible d’obtenir un bon rendement même avec une orientation sud-est, sud-ouest, est ou ouest.
Il est recommandé d’installer les panneaux photovoltaïques avec un angle d’inclinaison de 30 à 35° afin d’obtenir le meilleur rendement possible. Toutefois, comme pour l’orientation, des valeurs proches des conditions idéales offrent aussi de bons résultats.
En France, le taux d’ensoleillement varie d’une région à l’autre. Dans les zones les plus ensoleillées, les panneaux photovoltaïques seront plus efficaces et leur production électrique sera meilleure.
Voici un tableau récapitulatif des rendements par zone géographique.
| Zone géographique | Rendement annuel |
|---|---|
| Moitié nord, Île-de-France | 800 à 1000 kWh par kWc |
| Savoie, Pays de la Loire, Bretagne | 1000 à 1100 kWh par kWc |
| Occitanie, Aquitaine | 1100 à 1200 kWh par kWc |
| Côte d’Azur, Corse | 1200 à 1400 kWh par kWc |
Les cellules solaires des panneaux photovoltaïques sont sensibles aux fortes chaleurs. Au-delà de 25°C, elles perdent 0,5% de leur efficacité par degré supplémentaire. Ainsi, le rendement des panneaux baisse nécessairement en été ou lorsque la température au niveau des cellules dépasse 25°C.
À noter :
La chaleur ne dégrade pas les cellules, mais elle fait seulement baisser leur rendement.
L’efficacité des panneaux solaires dépend également des autres éléments qui composent la centrale photovoltaïque. Elle tient notamment compte des pertes systèmes par effet Joule qui ont lieu dans les câbles électriques. En outre, le rendement de l’onduleur solaire peut causer des pertes de rendement.
En tenant compte de ces pertes, les fabricants indiquent ce qu’on appelle le « performance ratio » d’un panneau solaire (PR). Le ratio de performance est compris entre 80 et 90%.
Pour que les panneaux solaires offrent le meilleur de leur efficacité, il est essentiel de bien les entretenir. Ils doivent rester propres afin de capter le plus d’énergie solaire possible. En effet, des panneaux sales peuvent subir une perte de rendement d’environ 1,5 à 2%. Il est donc conseillé de procéder à leur nettoyage entre 1 à 2 fois par an.
Les panneaux solaires monocristallins sont les plus efficaces avec un rendement allant de 18 à 24%. Ils sont suivis par les panneaux polycristallins qui offrent un rendement allant de 13 à 18%.
Il existe quelques astuces pour optimiser le rendement des panneaux solaires photovoltaïques :
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