Lorsque vous choisissez d'installer des panneaux photovoltaïques, il est important de savoir quelle quantité d’électricité ils vont produire afin d’évaluer la rentabilité de votre investissement. Aujourd'hui, les panneaux les plus couramment installés ont un rendement situé entre 14 et 21 %, mais ce rendement peut descendre à moins de 10 % pour les panneaux solaires au silicium amorphe. Dans cet article, vous apprendrez comment calculer le rendement de vos panneaux solaires, les facteurs qui l’influencent, et comment optimiser votre production d’énergie.
Le rendement d’un panneau solaire correspond à la quantité d’énergie lumineuse transformée en électricité par rapport à la quantité d’énergie qui est entrée dans le système. Il s’exprime en pourcentage.
Le rendement fait intervenir deux notions : le rendement nominal et le rendement réel.
Le rendement nominal désigne la performance théorique du panneau solaire dans des conditions optimales.
Le rendement réel est un relevé réalisé dans des conditions réelles d’exploitation, qui sont rarement à 100% idéales.
C’est la raison pour laquelle un projet d’équipement solaire doit tenir compte de tout un ensemble de facteurs pour connaître le rendement du panneau solaire et confirmer l’intérêt et la rentabilité de l’installation.
Plus le rendement d’une installation solaire est élevé, plus le projet photovoltaïque est rentable.
Pour être plus précis, la rentabilité d’une installation photovoltaïque correspond aux bénéfices économiques (le volume d’électricité solaire autoconsommée, des économies sur votre facture d’électricité, le volume d’électricité solaire revendu) que vous allez réaliser par rapport à l’ensemble des frais engagés :
L’investissement initial, qui comprend les modules photovoltaïques, les onduleurs (qui convertissent le courant continu en courant alternatif), les dispositifs de protection électriques, la batterie de stockage (en option), les frais de raccordement au réseau électrique public…
La maintenance et l’entretien.
En parallèle, de nombreux facteurs sont à prendre dans la rentabilité d’une installation solaire : type de panneaux, puissance, inclinaison, orientation, besoins du foyer, autoconsommation, revente, etc. En moyenne, on considère que l’installation de panneaux photovoltaïques est rentable au bout d’une quinzaine d’années.
Pour en savoir plus sur la rentabilité que vous pouvez espérer chez vous, n’hésitez pas à demander une étude personnalisée gratuite !
Bon à savoir :
Le montant de l’investissement initial peut être minoré grâce aux aides et subventions qu’il est possible de solliciter au lancement de votre projet d’installation de centrale solaire. Ces aides sont entre autres MaPrimeRénov’, la TVA réduite, ou encore le dispositif CEE (Certificats d’Économies d’Énergie).
Aujourd’hui, la limite de rendement d’un panneau solaire est d’environ 31 %. En d'autres termes, environ 31 % de l'énergie solaire captée par le panneau est convertie en énergie électrique, et le reste est perdu sous forme de chaleur ou de réflexion. Cette limite est liée aux technologies utilisées dans la fabrication des panneaux.
Ces modules photovoltaïques utilisent une couche mince de silicium non cristallisé qui leur confère une flexibilité remarquable et un potentiel d’applications varié. Ils se distinguent aussi par un coût réduit et une bonne efficacité dans des conditions d’ensoleillement limité. Leur rendement est généralement compris entre 5 et 15 %.
Également connus sous le nom de panneaux solaires multicristallins, ils démontrent un rendement situé entre 14 et 15 %. Leur technologie repose sur un bloc de silicium composé de cristaux multiples. C’est le panneau solaire le plus couramment utilisé en raison de son prix compétitif et de ses bonnes performances dans diverses conditions climatiques.
Avec un rendement variant de 16 à 21 %, ce sont actuellement les panneaux solaires les plus performants du marché. Ils sont fabriqués à partir d’un bloc de silicium cristallisé en une seule pièce, ce qui leur donne une homogénéité incomparable. La pureté du matériau utilisé et leur couleur bleue uniforme leur donnent une capacité d’absorption de la lumière supérieure, pour une production d’électricité accrue.
Ce type de panneau est plus cher que les autres, mais sa rentabilité est deux fois supérieure à celle des panneaux au silicium amorphe. D’autre part, il nécessite une surface deux fois moins importante pour produire la même quantité d’électricité. Ce rendement élevé le rend particulièrement adapté aux petits espaces où chaque mètre carré compte.
Type de panneau solaire | Rendement | Utilisation |
|---|---|---|
Panneau amorphe, dit à couches minces | 5 à 15 % | Cette technologie ne représente que 10 % du marché mondial. |
Silicium multicristallin | 14 à 15 % | Les modules développés avec ces technologies représentent jusqu’à 90 % du marché mondial. |
| Silicium monocristallin | 16 à 21 % |
Source : https://www.ecologie.gouv.fr/politiques-publiques/solaire
D’autres technologies photovoltaïques sont en cours de développement, comme les cellules à concentration et les cellules pérovskites hybrides. Elles ont un fort potentiel, avec des rendements de l’ordre de 20 à 30 % pour les cellules à concentration, et 22 % pour les cellules pérovskites hybrides
Le rendement d’un panneau solaire exprime la quantité d’énergie lumineuse transformée en électricité par rapport à la quantité d’énergie absorbée en pourcentage. La formule est la suivante :
Rendement = Puissance électrique produite/Puissance solaire reçue
La puissance électrique produite s’exprime en watt-crête. La puissance solaire reçue correspond à la surface en m² multipliée par 1000 (1000 W/m² correspond à l’ensoleillement standard utilisé pour mesurer les performances des panneaux).
Par exemple, si un panneau solaire polycristallin a une puissance électrique de 250 Wc et une surface de 1,5 m², son rendement est de :
250/(1,5 x 1000) = 16,66 %
Ici le rendement du panneau se situe donc dans la moyenne des panneaux polycristallins.
Un panneau solaire mesure en moyenne 1,6 m². Si son rendement est de 18 %, cela signifie qu’il transforme 18 % de l’énergie solaire en énergie électrique. Si l’énergie reçue est de 1000 W/m2, le panneau produit :
18 % x 1,6 x 1000 = 288 Wc (watt-crête)
Pour obtenir une installation de 3 kWc (kilowatt-crête), il faut donc une dizaine de panneaux solaires. Pour une maison de 100 m2, c’est la quantité de panneaux qui est souvent conseillée.
Bon à savoir :
Wc est l’unité utilisée pour désigner la puissance maximale que peut produire une installation photovoltaïque. C’est un indicateur de référence qui permet de comparer des installations. C’est également la référence pour fixer le niveau des aides publiques pour les projets d’installation solaire.
Il est difficile de connaître avec exactitude la production annuelle d’un panneau solaire en se basant sur les critères que l’on vient d’énoncer. En effet, la quantité d’électricité produite dépend de la quantité de rayons solaires qui entrent en contact avec votre panneau au cours de l’année. La météo joue donc un rôle déterminant, et il n’est pas possible de la prévoir avec certitude sur une période aussi longue. Cependant, on peut se baser sur les moyennes observées afin d’obtenir une estimation de la production annuelle de vos panneaux solaires.
On considère que, dans les régions situées au nord de la France, une installation solaire de 1 kWc produit en moyenne 800 à 1 000 kWh chaque année. Dans le Sud-Est, la moyenne se situe plutôt entre 1 200 et 1 400 kWh par an. Attention, si votre installation n’est pas orientée vers le sud, il est probable que la production annuelle de vos panneaux solaires soit inférieure.
Le saviez-vous ?
Pour obtenir une estimation précise en fonction de votre situation personnelle, vous pouvez faire appel à un conseiller Reno.energy My Power. En étudiant votre projet, il sera capable d’effectuer une estimation détaillée du rendement de votre installation solaire par rapport à vos usages, ainsi que sa rentabilité et votre retour sur investissement (ROI) en fonction des économies réalisées sur votre facture d’énergie et de la vente de vos surplus d’électricité.
Le rendement d’un panneau solaire ne dépend pas uniquement de sa qualité ou de sa technologie. Plusieurs facteurs, qu’ils soient environnementaux, techniques ou liés à l’installation, peuvent significativement impacter sa performance.
La technologie des panneaux solaires : les panneaux monocristallins, polycristallins ou amorphes n’ont pas le même rendement.
La puissance des panneaux solaires. Celle-ci est exprimée en kWc (kilowatt-crête).
Les différents composants de votre installation solaire : onduleur solaire ou micro-onduleur, câbles, etc. Plus vous choisissez des matériaux de bonne qualité, plus vous allez obtenir un bon rendement.
La zone géographique d’implantation : toutes les régions ne bénéficient pas du même ensoleillement toute l’année. La production photovoltaïque sera donc différente. Mais des températures trop élevées peuvent également influer négativement sur votre rendement.
Les zones ombragées (arbres, bâtiments) autour de votre installation, qui peuvent diminuer votre production.
L’orientation des panneaux solaires et leur inclinaison : une orientation sud et une inclinaison à 30° sont optimales.
Plusieurs facteurs peuvent expliquer une baisse de performance des panneaux solaires. Voici un tour d'horizon des causes les plus fréquentes.
Poussière, pollution, sable, déjections d’oiseaux sur vos panneaux solaires : la pluie ne suffit pas toujours pour les éliminer. Le nettoyage de vos panneaux solaires peut vous faire gagner jusqu’à 15 % de production électrique.
Attention cependant à ne pas les abîmer pendant le nettoyage ! Utilisez uniquement des chiffons doux et de l’eau à température ambiante. N’employez aucun produit détergent.
Si les panneaux ne sont pas accessibles avec un balai télescopique, ne risquez pas l’accident en montant sur votre toit et faites appel à un professionnel.
Vous ne remarquez aucune amélioration du rendement de vos panneaux solaires après l’opération ? Le problème vient alors certainement d’ailleurs.
La perte de rendement peut également s’expliquer par un ombrage sur vos panneaux. Certaines branches d’arbres peuvent par exemple faire obstacle au soleil, alors que ce n’était pas le cas au moment de la pose des panneaux. Aussi, pensez à vérifier et à corriger la présence de végétation encombrante régulièrement.
Saviez-vous que les panneaux photovoltaïques perdent en efficacité par forte chaleur ? Dès que la température dépasse 25 °C, leur rendement peut diminuer jusqu’à 0,5 % par degré supplémentaire. Mais pas de panique : cette baisse liée aux variations saisonnières est normale et temporaire.
Les trois types de panneaux solaires (panneaux amorphes, panneaux polycristallins et monocristallins) captent la luminosité du soleil que le ciel soit dégagé (rayonnement direct) ou fortement nuageux (rayonnement diffus). Cependant, leur performance et leur rendement varient selon l’intensité lumineuse.
La perte de rendement d’une installation de panneaux solaires peut également être liée aux éléments qui la composent. Avec le temps, il est possible par exemple que la qualité de la vitre protectrice se dégrade et qu’elle ne laisse plus passer autant de rayons solaires qu’au début, ce qui réduit la production électrique.
Même si les panneaux solaires sont connus pour leur longévité (ils peuvent être fonctionnels jusqu’à 40 ans, voire plus), leur capacité à transformer la lumière en énergie tend à se réduire légèrement sur la durée. Cette diminution, comprise entre 0,5 et 0,8 % par année, varie selon la qualité des panneaux, leurs conditions d’entretien et leur exposition.
Des taches brunes sur vos modules, même après leur nettoyage, peuvent être le signe que des cellules photovoltaïques ont grillé. Le panneau peut alors continuer de fonctionner, mais il produit moins d’électricité.
Enfin, il est possible d’observer une dégradation électrique de l’installation. Ce cas de figure s’observe le plus souvent sur les vieilles installations où le câble reliant l’onduleur aux modules n’était pas toujours mis à la terre. Résultat : de possibles tensions élevées et des courants de fuite. Si vous êtes concerné par ce problème, faites vérifier votre installation par un professionnel agréé.
Il est difficile d’augmenter de façon très significative le rendement d’une installation solaire. Cependant, quelques conseils peuvent être utiles !
Une pose en surimposition limite les surchauffes et donc la perte de rendement. Cette méthode crée un espace entre les panneaux solaires et la toiture, favorisant une meilleure circulation d’air et limitant ainsi l’accumulation de chaleur.
Tout d’abord, pensez à nettoyer régulièrement la surface de vos panneaux, surtout s’il n’a pas plu depuis un certain temps. En hiver, enlevez la neige accumulée sur les surfaces, et en automne, les feuilles mortes qui peuvent les recouvrir et empêcher leur bon fonctionnement.
Des panneaux solaires à l’ombre réduisent considérablement leur production d’électricité. Pensez à faire élaguer les arbres à proximité ou à enlever les autres éléments qui pourraient altérer votre production d’électricité solaire.
Vous pouvez améliorer le rendement de vos panneaux solaires et anticiper d’éventuelles pannes en confiant leur maintenance et leur entretien à des professionnels. Ils veilleront à ce que votre installation fonctionne toujours à son meilleur niveau, quelle que soit la saison.
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