Maîtriser l’impact de l’ombre sur la production d’une installation solaire

L'ombre est un masque solaire capable de paralyser la production de votre installation solaire. Elle peut être d’origine :

1. Naturelle : passage de nuages, branches d’arbres, accumulation de pollen, de fientes d’oiseaux (le fameux guano),

2. Artificielle : un bâtiment voisin ou l’ombre projetée par des éléments de votre toit (ex : cheminée, voire les panneaux eux-mêmes).

Si aucun obstacle ne gêne le jour de la pose des panneaux solaires sur le toit de votre maison, rappelez-vous que l'espérance de vie d’une installation solaire est de 30 ans et qu’un jeune arbre peut grandir de 25 à 50 cm par an.

Par ailleurs, la trajectoire du soleil varie selon les saisons. En hiver, il est plus proche de l’horizon, ce qui allonge beaucoup la portée des ombres. C’est pourquoi il est recommandé de placer les panneaux à une distance équivalente à deux fois la hauteur de l’objet potentiellement gênant.

Afin de pouvoir profiter d’une centrale performante pendant plusieurs dizaines d’années, les différentes sources d'ombrage doivent impérativement être prises en compte dès l’étape du calepinage photovoltaïque. C’est ici que la rigueur et la précision de votre installateur photovoltaïque est clé.

Chez Ensol, notre équipe se déplace directement chez vous pour réaliser une étude de faisabilité sur place. Cette visite, gratuite et sans engagement, nous permet de vous proposer un dimensionnement sur-mesure et de garantir que votre centrale restera productive, aujourd'hui comme dans vingt ans.

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L’impact de l’ombre peut avoir un effet : 

• sur le rendement et la durée de vie d’un seul panneau

• sur le rendement et la rentabilité de toute une installation photovoltaïque

Pour que l’exposition d’un panneau solaire soit optimale, il doit être entièrement éclairé par les rayons du soleil. Lorsqu’une ombre, même partielle, couvre les cellules photovoltaïques, cela crée un “bouchon” qui empêche la bonne circulation du courant.

Pour éviter qu’une ombre partielle impacte la production de votre installation solaire, la plupart des panneaux modernes possèdent plusieurs zones de production, c’est-à-dire plusieurs groupes de cellules qui peuvent fonctionner de manière indépendante.

Concrètement, si votre panneau est divisé en deux zones de production et qu’une des zones est à l’ombre, l’autre zone peut continuer à produire normalement sans être bridée par sa voisine.

Par ailleurs, une ombre partielle peut abîmer un panneau solaire : une cellule photovoltaïque ombragée génère un courant plus faible que les autres, ce qui peut provoquer une surchauffe (jusqu’à +20°C de plus que les autres cellules).

Cette surchauffe crée un point chaud (hot spot) qui réduit la durée de vie de vos panneaux solaires, et peut dans certains cas, provoquer l’incendie d’un panneau. 

L’impact de l’ombre à la fois sur le rendement et la durée de vie d’un panneau explique pourquoi la phase de calepinage photovoltaïque (qui consiste à déterminer la disposition des panneaux dans l’espace) doit absolument prendre en compte les potentielles zones d’ombre.

L’impact d’une ombre sur la production d’une installation photovoltaïque dépend de la configuration des panneaux. 

Dans une configuration en série, les panneaux sont reliés entre eux comme les maillons d’une chaîne. L’énergie générée par les cellules photovoltaïques traverse chaque panneau avant d’arriver à l’onduleur central.

Ça signifie que si un seul panneau est à l’ombre, c’est la production de toute la chaîne qui chute au niveau du panneau le moins performant. Dans le pire des cas, c’est toute la production de l’installation solaire qui s’arrête.

Par ailleurs, une baisse de production impacte la rentabilité de votre installation : 

1. Moins d'autoconsommation : vous achetez plus d'électricité sur le réseau, ce qui réduit les économies sur votre facture.

2. Moins de revenus : votre surplus d'énergie est plus faible, ce qui diminue les revenus générés grâce à la vente du surplus à EDF OA.

Par conséquent, il est important de suivre régulièrement la production de vos panneaux grâce à une application de pilotage. Un suivi en temps réel permet d’identifier et de corriger rapidement une baisse anormale de production.

Chez Ensol, tous nos clients sont équipés d’un EMS (Energy Management System) qui leur permet de suivre en temps réel la production de leurs panneaux. En cas de problème, notre équipe de maintenance peut intervenir en 24h afin de corriger le problème ou de remplacer un panneau défectueux.

Témoignage client Ensol - Installation solaire (Xavier)

Pour limiter les effets de l’ombre sur une installation solaire, vous pouvez :

1. Installer des panneaux solaires équipés d’une diode by-pass

2. Connecter chaque panneau à un optimiseur solaire

3. Configurer les panneaux en parallèle en les associant à des micro-onduleurs

Dans un panneau solaire, toutes les cellules photovoltaïques sont montées en série. C’est un circuit fermé où chaque cellule participe à la circulation du courant.

Si certaines cellules sont ombragées, elles agissent comme une résistance électrique. Ce blocage fait chuter la production du panneau tout entier, même si la majorité des cellules est encore au soleil.

Aujourd’hui, les meilleures marques de panneaux solaires intègrent des diodes by-pass. Ces diodes permettent aux cellules ombragées de rester isolées, préservant ainsi la production optimale du reste du panneau.

Les panneaux modernes sont divisés en plusieurs zones de production, chacune associée à une diode by-pass. Si de l’ombre apparaît sur une partie du panneau, la diode s’active et le courant contourne la zone ombragée. Ainsi, les cellules des autres zones de production continuent de produire de façon optimale.

Lorsque vos panneaux solaires sont répartis sur plusieurs pans de toiture, il arrive fréquemment que certains modules soient à l'ombre tandis que d'autres restent en plein soleil.

Si vos panneaux sont reliés à un onduleur central (configuration en série), des ombrages partiels peuvent faire chuter la puissance de l’installation solaire car le système global s'aligne sur le panneau le moins productif.

Pour corriger ce problème, il est possible de fixer un optimiseur solaire sous chaque panneau de votre installation. Son rôle est de surveiller la production du panneau auquel il est connecté et d’ajuster en permanence sa tension et son intensité afin qu’il produise un maximum d’énergie (ce qu’on appelle le “point de puissance maximale”).

Cette gestion améliore le rendement des panneaux en assurant un suivi précis de chaque module. Ce dispositif peut générer un gain de production allant jusqu'à 25% en présence d’un ombrage partiel ou d’orientations multiples.

Bien que l’optimiseur solaire améliore la production dans certaines configurations spécifiques, son efficacité reste généralement inférieure à celle des micro-onduleurs.

Un onduleur central convertit l’ensemble du courant généré par vos panneaux solaires, alors qu’un micro-onduleur est associé à un seul panneau. 

Dans une configuration en parallèle, il y a autant de micro-onduleurs qu’il y a de panneaux solaires.

En présence d'ombres partielles comme des poteaux, ou lucarnes, une gestion centralisée est incapable de distinguer les désequilibres de tension entre les panneaux. Le système s'aligne automatiquement sur la puissance la plus faible, ce qui bride le reste des panneaux.

La configuration de vos panneaux en parallèle avec micro-onduleurs supprime cette interdépendance. En convertissant le courant directement au dos du panneau, seule la production du panneau ombragé est réduite et le reste des panneaux solaires continue de produire à puissance maximale.

En guise d’illustration, imaginons une équipe de cyclistes :

• Dans une configuration en série (onduleur central), l'équipe doit rester groupée : si un cycliste ralentit, tout le peloton doit ralentir. 

• Dans une configuration en parallèle avec des micro-onduleurs, chaque cycliste fait sa propre course : si l'un d'eux ralentit, les autres coureurs de l'équipe continuent de rouler à leur rythme.

En faisant appel à Ensol, vous accédez à une application de pilotage intelligente. Elle vous permet de suivre en temps réel la production de vos panneaux, de maximiser votre taux d’autoconsommation et d’identifier en un clin d'œil une baisse anormale de puissance.

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Pour éviter au maximum l’apparition d’ombres sur votre installation, il est recommandé :

1. d’orienter les panneaux vers le sud

2. de poser les panneaux en mode portrait ou en mode paysage

3. de nettoyer la surface des panneaux

4. d’élaguer les arbres environnants

Pour produire un maximum d’énergie, un panneau solaire doit capter les rayons du soleil le plus longtemps possible au cours de la journée. L'idéal est que ces rayons frappent la surface des cellules à la perpendiculaire, soit un angle de 90°. 

Or, le soleil est un astre mobile : sa position change en fonction de l’heure et sa trajectoire varie également au fil des saisons (il passe haut dans le ciel en été et plus proche de l’horizon en hiver). A l’inverse, une fois installés, vos panneaux restent fixes (à moins d’être installés sur un tracker solaire).

La France est un pays situé dans l’hémisphère Nord. Par conséquent, le soleil se trouve toujours en direction du Sud lorsqu'il est à son plus haut point dans le ciel. 

Pour recevoir le plus d’énergie solaire, vos panneaux doivent être orientés plein Sud et inclinés entre 30 et 35°. Toutefois, des panneaux orientés vers le Sud-Est, Sud-Ouest, ou même Est ou Ouest offrent également un bon rendement.

Un panneau solaire fonctionne aussi bien en mode portrait (vertical) qu'en mode paysage (horizontal). 

Sa capacité à produire de l'énergie dépend essentiellement de son orientation et de son inclinaison face au soleil.

Chaque ombre possède une forme différente. Pour limiter la perte d’énergie, l'ombre portée doit recouvrir la plus petite surface possible du panneau. 

Or, un panneau solaire est un grand rectangle. Le choix de le poser en portrait ou en paysage change la manière dont une ombre va impacter sa surface.

Il faut adapter la pose en fonction des ombrages environnants :

• Face à une ombre verticale (ex: un poteau, une cheminée), on privilégie une pose en mode portrait. L'ombre se limitera à la bande latérale du panneau, affectant un minimum de cellules.

• Face à une ombre horizontale (ex: une branche d'arbre, un fil électrique), il est préférable d’opter pour une pose en mode paysage. L'ombre ne couvre alors que la partie inférieure du panneau, laissant toute la partie supérieure exposée au soleil.

Dans un panneau solaire, les cellules photovoltaïques sont protégées par une plaque de verre très résistante. 

Cette surface lisse est conçue pour être "auto-nettoyante" : grâce à l'inclinaison de votre toiture, l'eau de pluie suffit généralement à balayer toutes les saletés sur son passage. 

Cependant, ce nettoyage naturel a ses limites.

Lorsqu’on parle d’ombre, on pense souvent à l’ombre d’un arbre et on oublie celle créée par des éléments qui s’accumulent sur la vitre. La nature de ces dépôts peut varier selon l’endroit où vous vivez :

• en ville : particules fines, dioxyde de carbone, pollution.

• à la campagne : pollen, feuilles mortes, poussière.

• sur le littoral : sable, guano.

• à la montagne : glace et neige (après la fonte, elle s’évacue généralement de manière naturelle mais en laissant parfois des traces).

Pour maintenir une production optimale, il est recommandé de nettoyer vos panneaux solaires 1 à 2 fois par an et jusqu'à 4 fois par an si vous habitez en bord de mer.

La durée de vie d’un panneau solaire est d’environ 30 ans. 

Or, l’environnement de votre maison n'est pas figé : si votre propriété est située dans un espace vert, la végétation constitue souvent la principale source d'ombre. 

Par exemple, avec une croissance verticale moyenne de 25 à 50 cm par an, un petit arbre aujourd’hui peut se transformer en un véritable parasol géant dans quelques années. 

Afin d’éviter les mauvaises surprises, un élagage régulier des arbres environnants permet de maîtriser l’ombre portée sur les panneaux solaires. 

De même, si vous envisagez de planter de nouveaux arbres, anticipez leur taille adulte et privilégiez des essences dont le développement futur ne risque pas de projeter de l’ombre sur votre installation photovoltaïque.