Comment calculer et optimiser le rendement d’un panneau photovoltaïque ?

Le rendement d’un panneau solaire, exprimé en pourcentage, correspond au rapport entre la quantité d’énergie qu’il produit par rapport à la quantité d’énergie qu’il reçoit. Bien qu’il ne soit pas le seul critère à prendre en compte, le rendement peut avoir un impact important sur la rentabilité d’une installation solaire.

Sur la fiche technique d’un panneau solaire, le rendement est calculé en fonction de critères de tests standardisés (STC), correspondant aux conditions climatiques d’une journée d’été :

1. Une irradiation solaire de 1000 W/m²

2. Une température ambiante de 25 °C

3. Un coefficient air/masse de 1,5

Concrètement, pour calculer le rendement d’un panneau solaire, il faut appliquer la formule suivante :

Puissance nominale / (superficie X 1000) = Rendement (en %)

Par exemple, chez Ensol, nous installons principalement des panneaux solaires de 500 Wc de puissance (fabriqués par Dualsun, l’une des meilleures marques de panneaux solaires en France). Ayant une superficie de 2,211 m², le rendement de ce panneau est de 500 / (2,211 X1000) = 22,61 %.

Bien que le rendement présenté sur une fiche technique donne une idée des performances d’un panneau solaire, cette donnée reste théorique. Dans cet article, nous verrons que de nombreux facteurs peuvent influencer la capacité de production d’un panneau solaire (voir plus bas). C’est pourquoi il est recommandé de confier votre installation de panneaux solaires à un installateur RGE (Reconnu Garant de l’Environnement).

En confiant votre projet solaire à Ensol, nous étudions en détail les caractéristiques de votre maison, son environnement et vos habitudes de consommation afin d’optimiser au maximum le rendement de vos panneaux solaires et la rentabilité de votre investissement. Grâce à cette approche sur-mesure, certains de nos clients parviennent à rentabiliser leur installation photovoltaïque en seulement 6 ans.

Utilisez le simulateur ci-dessous pour découvrir le potentiel solaire de votre maison et les économies que vous pouvez réaliser dans les prochaines années. Si le résultat est concluant, prenez rendez-vous avec notre équipe afin de réaliser une étude de faisabilité plus poussée.

Le rendement d’un panneau solaire varie en fonction de facteurs extérieurs, comme :

1. l’ensoleillement de la région,

2. les zones d’ombres existantes là où les panneaux sont installés,

3. la température extérieure,

4. le temps qui passe.

Bien qu’une installation solaire peut être rentable partout en France, une ville comme Nice bénéficie de plus de 3000 heures de soleil par an alors qu’à Lille, le soleil brille généralement moins de 2000 heures chaque année. Par conséquent, un foyer niçois aura besoin d’un plus petit nombre de panneaux solaires pour alimenter leur maison avec de l’énergie renouvelable.

Pour calculer le rendement d’un panneau solaire en fonction de votre emplacement géographique, vous pouvez vous référer au productible solaire de votre région. Cet indicateur permet de calculer le nombre de kWh (Kilowatt-heure) qu’un panneau solaire peut produire en fonction de sa puissance et de son emplacement. 

Par exemple, une installation solaire à Nice, dotée d’une puissance de 1 kWc (Kilowatt-crête), peut produire environ 1400 kWh par an. La même installation à Lille ne produirait qu’environ 900 kWh chaque année.

La trajectoire du soleil varie selon les saisons. En hiver, il passe plus près de l’horizon et cela favorise l’apparition de zones d’ombres qui peuvent affecter le rendement d’un panneau solaire.

A l’étape du calepinage photovoltaïque, qui consiste à déterminer le nombre et la disposition des panneaux solaires, il est important de prendre en compte les éventuelles zones d’ombres qui peuvent être projetées par des éléments environnants, comme :

• un arbre,

• un bâtiment voisin,

• une cheminée ou un autre élément de toiture.

Il est donc important d’anticiper les zones d’ombre afin de faire en sorte que vos panneaux solaires gardent un bon rendement en hiver. Idéalement, les panneaux doivent être installés à une distance équivalente à deux fois la taille de l’élément pouvant générer de l’ombre.

Cela dit, les innovations récentes permettent à certains panneaux de produire de l’énergie solaire même s’ils sont à l’ombre. En effet, un panneau bi-facial peut produire de l’électricité grâce à la lumière réfléchie sur une surface voisine. C’est ce qu’on appelle “l’effet d’albédo”.

Chez Ensol, nous nous rendons directement sur place afin de prendre en compte tous les éléments pouvant affecter le rendement d’une installation solaire dans les 30 prochaines années. Faites une simulation de votre projet, prenez rendez-vous avec notre équipe et évaluez le potentiel solaire de votre maison !

Aujourd’hui, un panneau photovoltaïque est capable de fonctionner même exposé à des conditions climatiques extrêmes. Cependant, bien qu’une température élevée ou très basse n’abîme pas forcément un panneau photovoltaïque de bonne facture, elle peut affecter sa capacité de production.

Par exemple, lorsqu’il fait plus de 25°C, un panneau solaire peut surchauffer et son rendement peut diminuer de 0,25% à 0,5% à chaque degré supplémentaire.

Pour éviter la surchauffe des capteurs et une baisse de rendement, il est recommandé d’installer les panneaux solaires en surimposition. Cette technique consiste à poser les capteurs au-dessus de la toiture, grâce à des fixations spéciales. Ainsi, il existe un espace entre le toit et les panneaux, ce qui favorise l’aération et le refroidissement des panneaux grâce à une ventilation naturelle.

Pourquoi ne pas poser les panneaux au sol ? Une installation photovoltaïque posée au sol ne peut pas bénéficier des aides et subventions dédiées au solaire. Seul un panneau solaire installé sur le toit d’une maison est éligible aux aides comme la prime à l’autoconsommation ou la vente de l’énergie photovoltaïque à EDF OA.

Comme évoqué précédemment, l’espérance de vie d’un panneau solaire est d’environ 30 ans. Malgré cette belle longévité, le rendement d’un panneau solaire baisse au fil des années.

Par exemple, en traversant chaque année des vagues de chaleur, certaines cellules photovoltaïques peuvent s’arrêter de fonctionner. Cependant, cette baisse de rendement reste minime. En installant des panneaux solaires récents, leur rendement diminue d’environ 0,2% par an.

En faisant appel à Ensol, le rendement de vos panneaux photovoltaïques est couvert par une garantie de puissance linéaire de 30 ans. Concrètement, cette garantie peut être invoquée si au bout de 30 ans, la capacité de production du panneau est inférieure à 87,4 % de son rendement d’origine.

Vous habitez dans le sud de la France et vous cherchez un installateur certifié RGE ? Confiez votre projet solaire à Ensol ! Dans quelques jours, un de nos techniciens peut se rendre à votre domicile afin de réaliser une étude personnalisé et répondre à toutes vos questions (visite gratuite et sans engagement).

Parallèlement à la prise en compte des facteurs extérieurs, il existe plusieurs manière d’optimiser le rendement d’un panneau solaire :

1. Choisir une bonne orientation et une bonne inclinaison

2. Configurer les panneaux en série ou en parallèle

3. Nettoyer régulièrement ses modules

4. Acheter des câbles et un onduleur de qualité

Un panneau solaire atteint son rendement optimal lorsqu’il bénéficie d’une exposition généreuse au soleil durant la journée, quelle que soit la saison. Pour maximiser leur production d’électricité, les rayons du soleil doivent frapper les cellules photovoltaïques perpendiculairement. C’est pourquoi l’orientation et l’inclinaison d’un panneau solaire ont une forte influence sur le rendement d’un panneau solaire.

En France, une orientation vers le Sud est idéale car elle permet de capter un maximum de lumière solaire tout au long de l’année. Pourquoi ? Parce que la France étant située dans l’hémisphère Nord, le soleil se positionne naturellement plus au Sud lorsque sa trajectoire atteint son zénith. En hiver, cette trajectoire est encore plus basse, éloignant encore davantage le soleil du Nord.

Cela dit, une orientation Est ou Ouest offre tout de même un bon rendement, seule une orientation Nord est à éviter en raison du rendement trop faible des panneaux.

Concernant l’inclinaison, il est souvent recommandé de donner aux panneaux solaires un angle de 30° à 35° par rapport à l’horizon afin de maximiser la production d’énergie solaire. En réalité, il s’agit d’un compromis pour s’adapter à la trajectoire du soleil au fil des mois.

En été, lorsque le soleil est haut dans le ciel, une inclinaison plus faible, entre 10° et 20°, serait optimale. À l’inverse, en hiver, où le soleil reste bas à l’horizon, une inclinaison plus importante, entre 50° et 60°, serait préférable. Mais comme une installation solaire est souvent fixe, il est judicieux de choisir une inclinaison moyenne pour équilibrer la production tout au long de l’année.

Ci-dessous, le tableau vous permet de calculer la production annuelle de votre installation solaire en fonction de l’orientation et de l’inclinaison de vos panneaux photovoltaïques.

Utilisez le simulateur ci-dessous et découvrez le potentiel solaire de votre maison en fonction de l’orientation et de la superficie disponible sur le toit de votre logement.

Lors de l’installation, deux options s’offrent à vous : connecter les panneaux en série ou en parallèle. Chaque configuration a des avantages et des inconvénients qui influencent le rendement d’une centrale photovoltaïque.

Dans une configuration en série, chaque panneau solaire est relié au suivant, créant une chaîne où le courant circule d’un panneau à l’autre. En pratique, cela signifie que la tension totale de l’installation est la somme des tensions de chaque panneau, tandis que l’intensité reste identique à celle d’un seul panneau. 

Avec une tension plus élevée, les pertes dues à la résistance des câbles sont réduites, améliorant ainsi le rendement de l’installation solaire. Cependant, si un seul panneau est ombragé ou défectueux, cela affecte le rendement de toute la chaîne.

Dans une configuration en parallèle, chaque panneau est autonome. La tension reste constante pour tous les panneaux, mais l’intensité s’additionne. 

Si un panneau est partiellement ombragé ou défectueux, les autres continuent de fonctionner à pleine capacité, ce qui minimise l’impact global. Cette configuration est idéale pour les toits complexes ou ceux partiellement ombragés tout au long de la journée.

Dans ce cas, les panneaux sont souvent couplés avec des micro-onduleurs, permettant une gestion optimisée de chaque module. Cependant, cette configuration peut être légèrement plus coûteuse, car elle nécessite davantage de matériel.

Les panneaux solaires, exposés en permanence aux éléments, accumulent divers dépôts qui bloquent une partie de la lumière. Ces dépôts varient en fonction de votre environnement :

• En milieu urbain : la pollution atmosphérique ou les particules fines peuvent former un film opaque sur vos panneaux.

• À la campagne : le pollen, les feuilles mortes et la poussière soulevée par les engins agricoles sont les principaux coupables.

• Sur le littoral : le sel et le sable transportés par les vents, combinés aux déjections d’oiseaux, peuvent affecter le rendement d’un panneau solaire.

• En montagne : la neige et la glace peuvent couvrir les panneaux et laisser des traces après avoir fondu.

Ces éléments réduisent la quantité de lumière captée par les cellules photovoltaïques, impactant directement la production d’énergie. Nettoyer vos panneaux solaires permet donc de maintenir un rendement optimal tout au long de l’année.

Voici quelques conseils pratiques :

• Évitez les détergents agressifs qui pourraient altérer la surface protectrice des panneaux.

• Ne montez pas sur votre toit sans sécurité : préférez une perche télescopique ou faites appel à un professionnel si l’accès est compliqué.

• Intervenez tôt le matin ou en soirée : nettoyer des panneaux chauds risque de provoquer des chocs thermiques, ce qui pourrait endommager leur structure.

En général, il est recommandé de nettoyer une à deux fois par an, une fois au printemps et une fois à l’automne. Cela dit, la fréquence idéale dépend de l’environnement des panneaux 

• En ville ou près d’une zone agricole : un nettoyage 2 fois par an est souvent suffisant.

• À la campagne, en zone isolée : un entretien annuel peut suffire, sauf si des dépôts spécifiques (comme le pollen) réduisent leur efficacité.

• Proche du littoral : nettoyez vos panneaux 2 à 4 fois par an pour éliminer le sel et le sable accumulés.

Chez Ensol, nous accompagnons nos clients pendant toute la durée de vie de la centrale photovoltaïque. Après le raccordement des panneaux solaires, une application de pilotage vous permet de suivre en temps réel la production de votre centrale. Si besoin, notre équipe de maintenance peut intervenir en 24h afin de maintenir le rendement de nos installations à un niveau optimal.

Pour tirer le meilleur parti de vos panneaux solaires, la qualité du matériel est essentielle. Chaque composant de votre installation joue un rôle clé dans la transformation de l’énergie solaire en électricité exploitable par les équipements électriques de votre foyer.

 Par exemple, la qualité de l’onduleur ou des micro-onduleurs, chargé(s) de convertir le courant continu en courant alternatif,  a un impact direct sur le Performance Ratio (PR), un indicateur qui mesure les pertes globales de votre système. De même, un câblage de qualité limite les pertes par effet Joule (énergie dissipée sous forme de chaleur) et garantit une transmission optimale de l’électricité.

Investir dans du matériel de qualité, c’est :

• Moins de pertes, plus d’énergie utilisable donc une meilleure rentabilité,

• Des équipements robustes qui nécessitent moins de maintenance,

• Des produits certifiés qui répondent aux normes de sécurité les plus exigeantes.

Chez Ensol, nous sélectionnons des équipements fiables et performants pour garantir à nos clients une installation solaire durable et rentable. Notre expertise couvre également l’installation de batteries solaires et des bornes de recharge solaire (qui permettent de recharger un véhicule électrique).

Le prix d’une installation de panneaux solaires implique un effort financier mais celui-ci peut être rentabilisé entre 6 et 15 ans. Cela dit, le rendement des panneaux solaires n’est pas le seul facteur déterminant la rentabilité d’une installation photovoltaïque.

En effet, la rentabilité repose également sur la gestion de l’autoconsommation, qui consiste à consommer directement l’électricité produite par vos panneaux. En résumé, plus vous consommez une grande partie de l’électricité générée, plus vous réalisez des économies significatives sur votre facture d’électricité et plus vite vous rentabilisez votre investissement de départ.

Pour optimiser votre taux d’autoconsommation, vous pouvez tout d’abord adapter vos habitudes de consommation à la production d’énergie des panneaux. Par exemple, les besoins en électricité augmentent souvent en soirée, un moment où les panneaux cessent de produire. Par conséquent, vous pouvez programmer votre lave-vaisselle et votre machine à laver afin que ces appareils se lancent au milieu de la journée, lorsque la production solaire atteint son pic et que vos besoins en électricité sont plus faibles.

Pour maîtriser encore mieux la production d’énergie de vos panneaux, des outils de domotique solaire permettent d’automatiser certains processus afin que vos appareils consomment un maximum d’énergie solaire. Par exemple, la domotique permet de déclencher un chauffe-eau, une borne de recharge ou des appareils électroménagers au bon moment. Ainsi, vous améliorez votre taux d’autoconsommation, la rentabilité de votre installation et vous simplifiez également la gestion quotidienne de votre énergie.

Chez Ensol, nous concevons chaque projet sur-mesure pour maximiser à la fois le rendement et la rentabilité de votre installation. On se charge de tout : de l’étude de faisabilité à l’installation et jusqu’au suivi post-installation. Faites une rapide simulation pour découvrir combien vous pourriez économiser grâce à une installation solaire doté d’un rendement adapté à votre consommation 🌞