En préambule précisons que la méthode de calcul ne permet d’obtenir qu’une estimation : d’autres éléments peuvent rentrer en ligne de compte, générant des pertes de puissance de la centrale solaire, comme par exemple la nature du câblage.
Un installateur professionnel en tient compte dans les estimations qu’il réalise. Ainsi, il fournira un chiffrage plus précis pour votre projet d’installation photovoltaïque.
Alors, comment calculer l’énergie produite par un panneau solaire ?
Les différentes cellules photovoltaïques, les types de panneaux solaires
Le silicium utilisé dans la fabrication des cellules composant les modules photovoltaïques existe sous 3 formes.
Les taux de rendements
- Le silicium mono-cristallin a le rendement le plus élevé : 16 à 25%;
- Le silicium poly-cristallin est le plus utilisé sur le marché photovoltaïque le plus utilisé, et affiche un rendement de 14 à 18%.
- Enfin le silicium amorphe a un rendement inférieur des silicium cristallin, s’élevant à 5 à 7%.
La limite théorique de rendement est de 31%
Comparaison des rendements
Les panneaux monocristallins ont un rendement supérieur aux autres mais ce sont aussi les plus coûteux.
Les cellules photovoltaïques composées de silicium polycristallin constituent une solution intermédiaire qui conviendra à un grand nombre d’installation.
Moins chers que le monocristallin, ils affichent un rendement honorables.
C’est pourquoi il est encore le plus utilisé sur le marché photovoltaïque.
Quant aux panneaux composés de silicium amorphe (ou panneaux à couche mince), ils sont les moins puissants.
Cependant ils sont les moins chers et, du fait de leur couche mince et de leur pouvoir absorbant, ils sont une excellente solution dans les faibles condition de luminosité.
Quelle puissance en Kilowatt / crête (kWc) ?
Avec les Watts-crête, il est possible de calculer la puissance des panneaux solaires selon la technologie choisie ci-dessus et la surface exploitable envisagée.
Il suffit de multiplier le nombre de mètres carré par le facteur de puissance.
Ainsi un panneau solaire de 15 M2, doté de cellules composées de silicium polycristallin, génèrera une puissance de 15 x 0.15 = 2,25 kWc
Vous pourriez également avoir la démarche d’évaluer d’abord les besoins de consommation de votre maison. Cela vous permettra de dimensionner votre installation, en fonction des cellules photovoltaïques choisies.
Cette approche est judicieuse notamment si vous décidez d’installer vous-même vos panneaux solaires.
Sinon, l’installateur photovoltaïque effectuera lui-même ce chiffrage.
Zone géographique et ensoleillement
Rendement théorique VS Rendement réel
Le rendement théorique d’un panneau photovoltaïque est mesuré dans des conditions de laboratoire idéales.
En réalité, de nombreux facteurs peuvent affecter le rendement. Il s’agit notamment des conditions météorologiques, de l’ombrage, de la poussière et la dégradation des matériaux. Il est donc fréquent que le rendement réel soit inférieur au rendement théorique.
Le niveau d’ensoleillement : un facteur déterminant
La carte ci-dessous fournit l’ensoleillement selon la géolocalisation.
Évidemment, le niveau d’ensoleillement de votre région influe directement sur le rendement de votre installation photovoltaïque.
Et sans surprise, ce sont nos régions du sud-est de la France qui profitent le plus d’un généreux soleil.
Ci-dessous, les données fournies donnent la production annuelle d’électricité, exprimée en kilowatt / heures (kWh) pour 1 kilowatt / crête (kWc).
Elles incluent une moyenne de 15% de perte de puissance pour le système total.
Pour reprendre notre exemple, notre panneau, installé à Angers dans les Pays de la Loire, pourrait produire, dans des conditions optimales,
1050 kWh/kWc x 2,25 = 2362,50 kWh par an
L’influence de la température extérieure
Attention : contrairement à ce que l’on pourrait penser, ce ne sont pas les régions les plus chaudes qui permettent d’obtenir un bon rendement, du moins un rendement optimal.
En effet, les panneaux solaires supportent assez mal les fortes chaleurs. Une température élevée génèrera une perte de puissance de 0,5%, par degré au dessus de 25°. Pour les panneaux photovoltaïques de fabrication très récente, la perte avoisinera les 0,25% par degré supplémentaire.
Il existe néanmoins une solution pour limiter la perte de puissance due aux grosses chaleurs. Il s’agit de l’installation avec pose en surimposition. Avec cette technique d’installation, les panneaux ne sont pas en contact avec la toiture, conductrice de chaleur. De fait, l’air circule entre le toit et les panneaux solaires.
L’orientation de la toiture et son inclinaison
Il convient ici de pondérer la production optimale par les facteurs d’orientation du toit, et de son inclinaison en degré.
En effet, l’angle d’incidence est un critère qui impacte également le niveau de rendement des panneaux solaires.
Pour mieux comprendre, est présenté ci-dessous un tableau des différentes combinaisons possibles. Les pourcentages affichés constituent le facteur maximum de puissance obtenu selon la configuration, à appliquer à la production annuelle en kWh obtenue précédemment.
On notera qu’avec une orientation plein sud, des panneaux solaires afficheront leur meilleur rendement avec une inclinaison de 30%.
Quel est le rendement du panneau solaire de notre exemple ?
Calcul final : combien produit notre panneau solaire ?
Un panneau solaire avec capteur silicium polycristallin de 15 M2, installé à Angers, sur une maison dont le toit, recevant l’installation, est orienté Sud-Ouest et incliné à 30% produira :
2362,50 Kwh X 96% = 2268 kWh par an
Il ne reste plus qu’à multiplier cette quantité d’énergie produite par le tarif d’achat d’électricité photovoltaïque, dans l’hypothèse d’une revente à EDF.
Nous vous invitons également à consulter notre article traitant des démarches de raccordement au réseau, afin de devenir producteur d’électricité avec rachat de l’énergie produite.
Comment augmenter le rendement de ses panneaux solaires ?
Notez enfin que pour obtenir un taux de rendement optimal de votre installation photovoltaïque, il est judicieux de procéder régulièrement au nettoyage de vos panneaux solaires.
En outre une maintenance régulière de l’ensemble des équipements, tels que l’onduleur, sera un gage de fonctionnement optimal.
D’une part, cette maintenance prolongera la durée de vie de votre installation solaire.
D’autre part, cela vous sera d’autant plus profitable si vous avez opté pour l’autoconsommation photovoltaïque.
En effet, dans le cas de l’autoconsommation partielle, vous revendez le surplus non consommé. Ainsi, il serait bien dommage de vous priver de revenus supplémentaires avec un rendement en berne.
Par ailleurs, plus vous produirez, mieux vous rentabiliserez votre investissement. Avec des hauts rendements, vous profiterez d’une rentabilité maximale. Vous amortirez ainsi plus rapidement le coût de vos panneaux photovoltaïques et de leur installation sur votre toiture.
Nantis du nombre de KWh que votre installation est capable de produire, vous pourrez désormais calculer aisément le montant que vous pourrez gagner à l’aide du tableau des tarifs d’achat photovoltaïque.
Pour aller plus loin
Un article très intéressant sur la capacité des cellules photovoltaïques nouvelle génération à base de pérovskite.
Arnaud Bouvard
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