Le meilleur guide sur le rendement des panneaux solaires

Les capteurs solaires sont les équipements utilisés pour exploiter l’énergie solaire. Avec l’avancée de la technologie, de nombreux modèles de panneaux solaires ont été créés pour optimiser le rendement. 

Quelques questions se posent alors : à quoi sert le rendement des panneaux solaires ? Comment savoir si l’installation de nouveaux panneaux solaires aura un bon rendement ? Quels sont les critères qui influencent le rendement de ces capteurs solaires ? 

Dans ce guide, nous allons vous donner les informations nécessaires pour que vous puissiez comprendre l’importance du rendement dans un projet photovoltaïque. Nous allons également donner quelques exemples pour vous aider dans toutes les démarches. 

Sommaire

Que signifie rendement des panneaux solaires ?

Le rendement des panneaux solaires est la partie de la radiation solaire qui sera transformée en énergie électrique. Le principe de fonctionnement des panneaux solaires repose sur la transformation en électricité des rayonnements solaires qui atteignent leurs surfaces. Seule une partie de ces radiations sera transformée en énergie électrique. 

Les nouvelles technologies nous permettent d’utiliser des unités solaires avec des rendements variant aux alentours de  20 %. 

Cette différence entre la capacité de certains panneaux solaires à convertir l’énergie solaire en énergie électrique est due à la technologie intégrée et à la qualité intrinsèque des panneaux photovoltaïques. 

Ce critère est aussi indispensable pour l’étude de la viabilité de votre projet d’installation de panneaux solaires. Dans les lignes qui suivent, vous allez voir certaines notions nécessaires pour bien comprendre le concept de rendement et aussi avoir les informations pour l’optimiser.

Tout sur l’irradiation et le rendement des panneaux solaires

L’irradiation solaire est, en d’autres termes, le niveau de rayonnement solaire qui atteint la surface de la Terre. Elle varie suivant la situation géographique de l’installation et fait partie des éléments nécessaires dans l’étude de la viabilité d’un projet d’exploitation de l’énergie solaire.

Au Luxembourg, vous pouvez utiliser le cadastre solaire pour avoir des informations basiques sur la quantité de rayonnement solaire sur votre propriété. Cependant, il est conseillé de demander l’avis d’un expert qui saura faire une étude plus approfondie et plus réelle pour avoir des données plus concrètes et plus fiables. N’hésitez pas à contacter nos experts et professionnels qui vous aideront à avoir les données nécessaires pour déterminer la viabilité de votre projet d’installation photovoltaïque. 

Comment mesurer le rendement d’un panneau solaire?

Il y a deux façons de mesurer le rendement d’un panneau solaire. Premièrement vous pouvez prendre cette formule simplifiée : 

rendement des panneaux solaires (en%)= énergie électrique générée/énergie solaire reçue.

Bien évidemment cette approche purement théorique est peu exhaustive. Pour avoir des données plus concrètes, il sera préférable d’introduire certains éléments comme : 

Les critères les plus dominants dans l’estimation du taux de rendement seront expliqués dans les prochaines lignes. Un exemple de cas vous montrera aussi les démarches à suivre pour le calcul. Nous vous conseillons encore une fois de bien vous renseigner auprès d’un artisan ou d’une entreprise d’installation de panneaux solaires comme Eco Habitat Lux pour plus de précision.

Rendement et température 

La température de panneaux solaires joue un rôle très important dans l’estimation du rendement. Il a été démontré qu’au-dessus de 25° la perte de performance des capteurs solaires serait de 0,5% par   degré supplémentaire. La formule précédente vous permettra de calculer les pertes occasionnées par le chauffage de votre panneau solaire.

rendement obtenu avec le changement température = rendement réel x (100% - (0,5 x température ambiante – 25) )

Il sera nécessaire de donner une bonne aération à votre installation pour éviter qu’une perte de performance puisse se produire en été.

Prenons un exemple plus concret, supposons qu’en été la température ambiante est avoisinante de 30°, les panneaux solaires n’ont pas assez d’aération et chauffent jusqu’à une température de 40°. En prenant en compte la formule précédente, nous avons alors une diminution de rendement de 7,5 %. Or si le rendement était de 24% dans la condition optimale, elle va alors diminuer jusqu’à atteindre 22,2%.

Les unités à prendre en compte

Le rendement des panneaux est donné sous forme de pourcentage. Cependant, il y a aussi quelques unités que vous devez connaître pour l’estimation de la production des panneaux solaires. 

kWc : est l’unité de mesure pour estimer la puissance des panneaux solaires. Il correspond à 1450 kWh ou 850 kWh suivant le modèle de capteurs solaires. Les fabricants proposent d’ailleurs des panneaux solaires avec une puissance de 330 Wc à 400 Wc l’unité. 

kWh est l’unité utilisée pour mesurer la puissance des appareils ou du courant produit ou du courant consommé. Il correspond au nombre de watts (puissance de votre appareil électrique) consommés pendant une heure. Cette donnée est très importante dans l’estimation de la puissance nécessaire pour l’étude de votre projet d’installation photovoltaïque.  

Les critères à prendre en compte pour l’estimation du rendement des panneaux solaires

Le rendement des panneaux solaires dépend de certains facteurs comme : l’inclinaison, l’ombrage, l’orientation, etc. Il est primordial de bien comprendre l’importance de chacun d’entre eux pour avoir un rendement approximatif. 

Même avec ces informations,  l’étude du rendement sera encore assez complexe, nous vous conseillons de demander l’expertise d’un professionnel. Mais pour l’instant nous allons vous expliquer certains critères afin que vous soyez en mesure de comprendre les différents éléments qui les influencent. 

Inclinaison

L’inclinaison des panneaux solaires est un critère important dans la détermination et dans l’étude du rendement de l’installation. C’est l’angle que font vos capteurs solaires avec le plan horizontal. Dans la partie nord de l’Europe, l’inclinaison optimale est de 30° à 35°. 

Pour le cas d’une installation sur le toit, elle suivra la pente de votre toiture. Par contre, il sera plus facile d’obtenir cette condition dans une installation au sol ou sur un toit plat. Des supports seront utilisés pour fixer l’angle d’inclinaison des panneaux solaires. 

Orientation de la toiture et de la maison

L’orientation optimale pour une installation solaire est au Sud. Cependant, d’autres orientations comme celle de Sud-Est, Sud-Ouest, Est, Ouest pourront aussi donner une bonne production. 

Bien évidemment, il ne sera pas possible de toucher à l’orientation de votre maison en cas d’installation sur bâtie. C’est pour cette raison qu’il faudra étudier l’orientation de votre toiture et sélectionner les parties qui pourront accueillir les panneaux solaires. Cette démarche est nécessaire si on veut obtenir un bon rendement et une bonne rentabilité. 

Petite explication : imaginons que vous ayez une maison avec une grande toiture de diverses orientations : Nord, Sud, Sud-Est et une inclinaison de 35°.  Le rendement suivant ces deux critères est donné dans le tableau suivant:

Orientation /inclinaison	35 °
Nord	50%
Sud-Est	96%
Sud	100%

Vous avez besoin d’une production annuelle de 12000 kWh, ce qui fait environ 44 m² ou 51 m² d’installation et 23 à 27 panneaux solaires. Comme nous pouvons le voir dans ce tableau, l’orientation nord n’est pas vraiment intéressante. Tandis qu’avec les deux autres orientations, vous aurez la possibilité d’avoir une production de 11136 kWh pour 44 m2 de panneaux solaires et 11600kWh pour 51 m2 de panneaux solaires. 

Niveau d’ensoleillement de votre maison

Le niveau d’ensoleillement joue un rôle très important dans l’estimation du rendement des panneaux solaires. Si vous vous souvenez, nous avons dit au début que le rendement est le rapport entre l’énergie solaire captée et l’énergie électrique produite. Or, les rayonnements solaires, autrement dit, l’ensoleillement sont les seuls qui peuvent transférer cette énergie sur les panneaux solaires. 

Il est donc évident que pour atteindre une bonne rentabilité, il faut avoir de bonnes informations sur le niveau d’ensoleillement de votre maison. L’estimation de rendement sera alors plus concrète. Vous pouvez utiliser le cadastre solaire au Luxembourg pour avoir une première estimation. Ensuite, faites appel à des professionnels comme Eco Habitat Lux pour effectuer un diagnostic plus poussé sur votre installation. 

Ombrage

Les ombres qui pourront se projeter sur votre installation solaire sont aussi un critère qui peut diminuer le rendement de votre panneau solaire. Les parties du panneau solaire qui ne seront pas atteintes par la lumière seront la cause d’une baisse de la production (surtout si vous utilisez un onduleur central). Sauf dans le cas où vous utiliserez des micro-onduleurs. Dans ce cas-là,  chaque panneau solaire aura un micro-onduleur pour éviter que les parties ombragées diminuent le rendement total de la production. 

Il est aussi conseillé de prendre un emplacement avec le moins d’ombre possible ou le moins de périodes d’exposition aux ombres. 

Ainsi vous pouvez en exclure les parties ombragées de votre emplacement lors de la planification de votre projet photovoltaïque. Cette décision sera plus rentable, car une production insuffisante pourra avoir de mauvaises conséquences sur la viabilité de votre investissement.

Propreté des panneaux solaires

Il faut toujours privilégier la propreté des panneaux solaires. Des études ont montré que des panneaux solaires bien nettoyés possèdent un rendement de 2 à 7% de plus que pour ceux ayant reçu très peu d’entretien. Ne négligez pas le nettoyage et l’entretien de vos panneaux solaires même s’ils ne doivent s’effectuer que tous les 3 à 5 ans. 

Nous vous conseillons aussi, de faire un petit entretien de vos panneaux solaires, au moins une fois par an pour voir l’état de salissure. Dans le cas échéant, nettoyez-les pour éviter que la saleté reste sur la surface de vos panneaux solaires.
Si vous ne savez pas encore comme faire, alors nous vous invitons à lire notre article sur le nettoyage des panneaux solaires. Nous avons également des articles sur l’entretien et la maintenance des panneaux solaires. Il y est écrit quelques astuces et conseils pour bien maintenir la performance de vos panneaux solaires.

Différents types de rendement de panneaux solaires

En général, il existe trois types de rendement:

Rendement surfacique

C’est une valeur théorique qui se base sur la production de la surface d’installation. Elle est utilisée pour déterminer la capacité de production des panneaux solaires. Il ne tient pas compte des conditions réelles.  Il est utilisé pour comparer la performance des différentes cellules photovoltaïques.

Rendement énergétique

Il dépend des conditions d’ensoleillement de votre maison et se repose sur le principe que plus l’installation reçoit des rayons solaires, plus la production augmente. Ce rendement dépend également de l’orientation et de l’inclinaison des panneaux solaires. 

A propos du rendement conversion

Il correspond à la définition du rendement que nous avons donné au tout début de l’article. C’est-à-dire au pourcentage de rayonnement solaire converti en courant électrique. Comme nous le savons déjà, il n’est pas possible d’obtenir un rendement à 100%. Le rendement de conversion sert alors à déterminer la performance du panneau solaire dans une condition extérieure normale. 

Quel panneau solaire possède le meilleur rendement ?

Il faudra choisir un bon modèle de panneaux solaires pour garantir une meilleure rentabilité de votre projet photovoltaïque. Les modèles les plus utilisés sont les panneaux solaires monocristallins. La technologie de ces derniers est plus poussée que celle des autres modèles (polycristallins et amorphe) avec un rendement allant jusqu’à 14% et 19% (taux de rayonnement solaire converti en courant électrique).

En deuxième position, nous avons les panneaux solaires polycristallins avec un rendement entre 11% et 15%. Cette différence de performance par rapport aux modèles monocristallins est compensée par leur prix plus abordable.

Viennent ensuite les panneaux amorphes avec un rendement plus faible entre 5% et 7%. Ils sont certes moins onéreux que les deux autres modèles, mais leur performance n’est pas très intéressante si vous comptez faire un projet plus rentable.

Comment optimiser le rendement des panneaux solaires ?

Maintenant que vous comprenez l’importance d’une bonne estimation du rendement des panneaux solaires, comment pouvez-vous alors l’optimiser ? 

Dans les sections précédentes, nous avons parlé des différents critères qui entrent en compte dans ce type d’étude : l’inclinaison, l’orientation, l’ombrage, le climat. Lors de l’installation, il sera plus préférable de se focaliser sur les paramètres que vous pouvez contrôler. 

Nous vous conseillons alors d’essayer de donner à vos panneaux solaires l’orientation et l’inclinaison optimale. Lors de votre étude, prenez plus tôt l’état réel de votre toiture et demandez à votre installateur de vous donner l’estimation de votre rendement. Vous pouvez également commencer par utiliser les données dans ce guide pour obtenir une valeur théorique de votre rendement.

Exemple de calcul de rendement des panneaux solaires

Pour notre exemple, nous allons prendre le cas d’une propriété avec comme orientation de toiture sud-est et sud. L’inclinaison de la toiture est de 27°. Nous avons donc un rendement estimatif suivant ces critères est de 99% à 96% ce qui donne environ 23,76 %.

Or la toiture ne permet pas de donner une bonne aération à l’installation. En été, les panneaux solaires chauffent jusqu’à 28°C. Le rendement des panneaux solaires baissera d’environ 1,5%. 

La durée de garantie de ces panneaux solaires est de 25 ans avec une diminution jusqu’à 80% après ce délai. En supposant que la durée d’utilisation des panneaux solaires est de 35 ans, nous pouvons dire que le rendement réel des panneaux solaires passé les années de garanties sera 19%.