Rendement Panneau Solaire : Calculatrice En Ligne [2023]
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Aujourd’hui, 14 000 foyers consomment leur propre énergie solaire grâce à des panneaux photovoltaïques installés sur le toit ou dans le jardin. Écologique, ce mode de production peut également s’avérer économique. Mais pour que l’investissement financier de départ soit rentabilisé, il faut se pencher sur la question du rendement des panneaux solaires. Définition, calcul, optimisation, rentabilisation : cet article revient sur les informations à connaître concernant le rendement des installations solaires.
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⚡ Rendement d’un panneau solaire : qu’est-ce que c’est ?
Le rendement d’un panneau solaire photovoltaïque correspond au rapport entre la quantité d’énergie solaire reçue et la quantité d’énergie transformée en électricité. Ce chiffre est exprimé en pourcentage.
Le taux de rendement est un indicateur intéressant, puisqu’il indique le niveau de rentabilité du projet photovoltaïque. Cela signifie qu’une installation solaire ayant un rendement élevé est capable de produire plus d’électricité pour une quantité de soleil reçue identique.
Aujourd’hui, le rendement des panneaux solaires oscille entre 7% et 24%. La différence s’explique par différents facteurs tels que la qualité des panneaux, la technologie utilisée, ou encore la puissance choisir. Ces critères de variabilité seront détaillés dans cet article.
Quel est le rendement d’un panneau solaire thermique ? Le rendement d’un panneau solaire thermique est particulièrement haut : il peut atteindre plus de 80%. Pour rappel, un panneau solaire thermique ne produit pas d'électricité : il transforme le rayonnement solaire en chaleur pour faire fonctionner un ballon d'eau chaude ou un système de chauffage.
🔎 Comment calculer le rendement d’un panneau solaire ?
L’unité de mesure des panneaux solaires
Avant de faire le calcul du rendement d’un panneau solaire, il est important de connaître les unités de mesure employées. Voici les différences entre le watt (W), le watt-crête (Wc) et le watt-heure (Wh) :
- Le watt (W) pemet de mesurer la puissance énergétique. Dans le cas des panneaux solaires, on parle plus volontiers de kilowatt (kW) afin d’exprimer la production d’énergie ;
- Le watt-crête (Wc) est l’unité utilisée pour indiquer la puissance du panneau solaire. On parle plus facilement de kilowatt-crête (kWc) pour les panneaux solaires. Cette donnée permet de définir ensuite la superficie d’installation solaire à prévoir ;
- Le watt-heure (Wh) sert à mesurer la quantité d’énergie produite par des panneaux sur une durée d’une heure. On utilise plus souvent le kilowattheure (kWh).
Watt-crête (Wc) : comment cette unité de mesure est-elle déterminée ? Le watt-crête, qui indique la puissance d’un panneau solaire, correspond à ce que délivre une puissance électrique d’1 W dans des conditions bien précises : un ensoleillement de 1 000 W/m2 sans ombrage, une température de 25°C, une orientation Sud, une inclinaison de 30° environ. Aujourd’hui, la puissance moyenne d’un panneau photovoltaïque est de 250 kWc à 325 kWc et les modèles les plus puissants atteignent 400 kWc.
Rendement d’un panneau solaire : la formule
Le calcul du rendement d’un panneau solaire tient en une formule :
Rendement panneau solaire (%) = Puissance (Wc) / (Superficie (m2) x 1000)
Pour connaître le rendement d’un panneau d’une puissance de 300 Wc et d’une surface d’1,5 m2, il convient donc de poser le calcul suivant :
- 300 Wc / (1,5 m2 x 1000) = 20%.
Le rendement de ce panneau solaire est donc de 20%.
🤔 Quels facteurs impactent le rendement d’un panneau solaire ?
Le niveau de rendement d’un panneau solaire est directement lié à différents paramètres, exogènes et endogènes, qui influent sur lui :
- La puissance du panneau solaire ;
- La technologie utilisée pour le panneau solaire : monocristallin (rendement le plus important), polycristallin ou amorphe (rendement le plus faible), panneau solaire nouvelle génération ;
- L’orientation des panneaux solaires ;
- L’inclinaison des panneaux solaires ;
- La qualité des composants du kit solaire (câble, onduleur, etc) ;
- La surface des panneaux solaires ;
- La situation géographique et le niveau d’ensoleillement ;
- Les ombrages présents (poteau, arbre, bâtiment, etc) ;
- La distance entre les panneaux et l’onduleur, etc.
Le photovoltaïque est-il rentable ? Oui, c'est investissement qui peut s'avérer particulièrement rentable. En effet, le prix des panneaux solaires a diminué au cours des dernières années. D’autre part, il est possible de revendre le surplus d’électricité produite à EDF Obligation d’Achat, ce qui représente un revenu non négligeable. Enfin, il existe des subventions pour l’installation de panneaux solaires. Un projet solaire peut donc être rentable s’il est bien structuré et optimisé.
☀️ Comment améliorer le rendement d’un panneau solaire ?
Pour installer des panneaux solaires, il est vivement recommandé de se faire accompagner par un installateur professionnel. Celui-ci peut apporter toute son expertise afin de proposer une solution solaire sur-mesure avec un rendement optimal.
Cependant, il peut être intéressant de connaître les leviers d’optimisation de rendement d’un panneau solaire.
- Pour améliorer le rendement d’une installation, il est conseillé de jouer sur plusieurs paramètres :
- Définir la meilleure combinaison inclinaison / orientation possible ;
- Choisir un modèle doté du meilleur rapport qualité / prix ;
- Opter pour une technologie de panneaux adaptée à la situation géographique et au logement.
Bien orienter ses panneaux solaires
En France, il est conseillé d’orienter ses panneaux solaires vers le Sud.
Pourquoi ? Parce que plus l’ensoleillement est fort, plus le rendement est élevé. En étant tournés vers le Sud, les panneaux solaires vont pouvoir capter une quantité maximale de soleil, quelle que soit la période de l’année.
Néanmoins, une installation n’étant pas orientée vers le Sud peut également avoir un rendement correct et être rentable.
Ainsi, l’installation peut être rentabilisée en 11 ans pour une installation orientée vers le Sud et en 14 ans pour une installation orientée vers l’Ouest. La différence n’est donc pas flagrante.
S’il est possible d’opter pour une orientation Ouest, Est, Sud-Ouest et Sud-Est, il n’est pas conseillé de choisir pour une orientation Nord, Nord-Ouest ou Nord-Est.
Choisir la meilleure inclinaison des panneaux solaires
On estime que l’inclinaison optimale d’un panneau solaire est de 30°.
Cela s’explique par un phénomène simple. Pour optimiser le rendement, il faut que les rayons du soleil arrivent sur les panneaux de façon perpendiculaire. Or, le soleil est plus ou moins haut par rapport à l’horizon selon les saisons.
Il convient donc de déterminer l’inclinaison idéale pour maximiser la quantité d’électricité produite tout au long de l’année.
Ce paramètre n’influe que modérément sur le rendement des panneaux solaires, comme l’indique le tableau ci-dessous :
| Degré d'inclinaison | Production durant la première année |
|---|---|
| 10° | 3 765 kWh |
| 30° | 4 050 kWh |
| 60° | 3 798 kWh |
Pour conclure, il faut préciser que les panneaux solaires peuvent également avoir un bon taux de rendement même s’ils sont posés avec une inclinaison inférieure ou supérieure à 30°. Il ne s’agit donc pas d’un critère rédhibitoire.
L’inclinaison et l’orientation sont des facteurs liés l’un à l’autre qui peuvent être associés pour maximiser la production des panneaux. Le tableau ci-dessous montre les combinaisons les plus performantes (100% correspondant à la production d’électricité maximale pouvant être atteinte dans les meilleures conditions) :
| Orientation | 0° | 30° | 60° |
|---|---|---|---|
| Sud | 93% | 100% | 91% |
| Sud-Est | 93% | 96% | 88% |
| Sud-Ouest | 93% | 96% | 88% |
| Est | 93% | 90% | 78% |
| Ouest | 93% | 90% | 78% |
Limiter les ombrages
Arbre, relief, bâtiment voisin, poteau : dans certains cas, les ombrages impactent la production électrique des panneaux solaires.
Pourtant, les ombrages dits « partiels » ne posent pas forcément problème : il suffit de veiller à opter pour un matériel spécifique permettant de contrebalancer l’ombrage (un micro-onduleur ou un optimiseur photovoltaïque, par exemple).
L’étude des ombrages en présence doit donc être réalisée avant la pose de l’installation solaire.
Contrôler la température
La température de 25°C est optimale pour maximiser le rendement des panneaux solaires.
La température est supérieure à 25°C ? Le rendement baisse alors de 0,5% par degré supplémentaire. Ainsi, s’il fait 40°C, le taux de rendement est diminué de 7,5%. Une température très haute températures extrêmes influe donc sur la production photovoltaïque.
Cependant, il existe plusieurs façons d’agir sur les pertes de rendement liées aux fortes températures :
- Opter pour un matériel de qualité : les nouveaux panneaux solaires à haut rendement supportent mieux les températures élevées (seulement 0,25% de pertes par degré supplémentaire) ;
- Poser des panneaux en surimposition (au-dessus de la toiture) : s’ils ne sont pas intégrés directement ans le toit, les panneaux sont mieux aérés et la chaleur est mieux évacuée.
Nettoyer les panneaux solaires
Un nettoyage annuel des panneaux solaires permettrait d’augmenter leur productivité de 2 à 7% par rapport à des panneaux sales (source : étude - L’influence du nettoyage sur les performances des panneaux photovltaïques).
Comment nettoyer des panneaux solaires ? Il est recommandé d’utiliser de l’eau tiède peu calcaire et exempte de produits chimiques (pas de détergents abrasifs), en y ajoutant éventuellement du savon doux. L’eau minéralisée peut être une bonne solution. Un chiffon ou une éponge douce sont idéaux pour éviter toute rayure. Si l’installation solaire est difficile d’accès, il est préférable de faire appel à un installateur solaire.
💰 Comment rentabiliser un panneau solaire ?
Installer des panneaux solaires représente un investissement qui peut être rentabilisé de plusieurs façons.
Rendement de panneau solaire par l’autoconsommation photovoltaïque
L’autoconsommation consiste à consommer l’électricité solaire produite par l’installation photovoltaïque.
Avec cette solution, il est possible d’atteindre jusqu’à 9% de rendement financier. Cela s’explique notamment par les économies réalisées et les aides attribuées par l’État et par les collectivités.
L’autoconsommation d’électricité présente d’autres avantages non négligeables :
- C’est économique : l’autoconsommation permet de se protéger des augmentations des prix de l’électricité (+1,6% TTC pour les particuliers en février 2021) ;
- C’est écologique : l’utilisation des énergies renouvelables telles que le solaire contribue à limiter les émissions de CO2 et donc à protéger l’environnement. C'est pourquoi l'avenir du solaire s'annonce particulièrement prometteur.
Rendement de panneau solaire par la vente totale ou partielle de l’électricité produite
Les panneaux solaires permettent également de générer des revenus complémentaires en vendant tout ou partie de sa production d’électricité à EDF Obligation d’Achat, une fois le raccordement des panneaux solaires au réseau public de distribution effectué.
Deux solutions sont possibles :
- Vente partielle de l’électricité solaire : le consommateur revend le surplus d’électricité photovoltaïque qu’il produit et il consomme le reste dans le cadre de son projet d’autoconsommation ;
- Vente totale de l’électricité solaire : le consommateur revend la totalité de l’électricité qu’il produit.
Il est possible de gagner jusqu’à 5 000 € sur 20 ans en revendant le surplus de la production d’électricité. Cela permet d’optimiser largement la rentabilisation l’installation photovoltaïque.
Les tarifs d’achat par EDF O.A. sont détaillés dans le tableau ci-dessous :
| Puissance de l'installation photovoltaïque | Tarif d'achat pour la vente de surplus (pour 1 kWh) | Tarif d'achat pour la vente totale (pour 1 kWh) |
|---|---|---|
| ⩽ 3 kWc | NA € | 0,1657 € |
| ⩽ 9 kWc | 0.1297 € | 0,1409 € |
| ⩽ 36 kWc | NA € | 0,1185 € |
| ⩽ 100 kWc | 0,0778 € | NA € |
Source : Tarif de vente et primes d'autoconsommation - ≤100KWC, tarifs constatés au trimestre tarifaire n°9.
Il faut savoir qu'EDF O.A. verse égalment une prime à l'investissement proportionnelle à la consommation dans le cadre de l'autoconsommation avec vente du surplus.
❓ FAQ
🧭 Les panneaux solaires peuvent-ils être installés dans le Nord de la France ?
Pour être rentable, une installation solaire doit bénéficier d’un ensoleillement important et régulier. Cependant, cela ne signifie pas que les panneaux solaires sont destinés uniquement aux régions situées au Sud de la Loire.
Contrairement à ce que l’on peut penser, toutes les régions de France bénéficient d’un ensoleillement suffisant pour faire fonctionner une installation photovoltaïque : même le Nord de la France. Toutefois, on remarque que la production potentielle moyenne par kWc de panneaux solaires est plus optimale dans les régions du Sud de la France.
Enfin, il existe des effets de microclimats permettant d’optimiser le rendement des panneaux solaires dans certaines régions. C’est par exemple le cas du bassin d’Arcachon, où le taux d’ensoleillement est particulièrement haut. Ainsi, une installation posée de façon optimale dans cette région produit plus de 4 100 kWh, alors qu’une installation identique ne produira « que » 3 900 kWh si elle est installée à Bordeaux.
⚖️ Nouveau panneau solaire haut rendement 2024 VS panneau solaire classique : quelles différences ?
Depuis plusieurs années, les technologies des panneaux solaires ont fortement évolué.
Les modèles classiques sont les panneaux polycristallins ou monocristallins : ils représentent plus de 90% des installations en place (source : Futura Sciences - Le silicium, star du photovoltaïque). Les cellules photovoltaïques de ces panneaux sont composées de silicium cristallin, extrait de la silice. Ce type d’équipement possède un excellent niveau de rendement : 14% à 18% pour les panneaux polycristallins et 16% à 24% pour les panneaux monocristallins. Il s’agit d’installations rentables et tout à fait adaptées à un projet d’autoconsommation.
Cependant, de nouveaux panneaux solaires haut rendement ont vu le jour dernièrement :
- Les panneaux solaires en pérovskite, qui sont encore en cours de développement et qui présentent pour l’instant un rendement de 22% seulement ;
- Les panneaux solaires bifaces, qui permettent d’absorber l’énergie solaire sur les deux faces et de capter ainsi les rayons indirects. Cette technologie n’est donc pas conçue pour les installations sur toiture, mais plutôt pour les grands parcs posés au sol sur des revêtements spécifiques. La production d’électricité serait majorée de 10% à 20% par rapport à une installation classique si elle est posée sur des graviers blancs, par exemple ;
- Les panneaux aérovoltaïques, dont les performances sont 5 à 10% supérieures aux panneaux photovoltaïques basiques. Il s’agit toutefois d’un investissement très important et difficile à rentabiliser : il faut compter entre 11 000 € et 15 000 € pour une installation aérovoltaïque de 3 kWc, contre 5 600 et 7 550 € pour un modèle photovoltaïque.
Bien qu’un nouveau panneau solaire haut rendement produise souvent plus d’électricité pour une même quantité d’énergie solaire reçue, il n’est pas adapté à tous les projets. Dans la plupart des cas, il est recommandé d’opter pour une installation photovoltaïque classique, aujourd'hui plus rentable pour de l’autoconsommation.
🔍 Surface et puissance : quelle influence sur le rendement du panneau solaire ?
Avant de commencer la pose, il est nécessaire de savoir quelle est la puissance d’installation souhaitée.
Pour cela, il convient de connaître la puissance des panneaux photovoltaïques choisis. Cela permet de savoir le nombre de panneaux nécessaires pour atteindre la puissance d’installation visée.
Afin de réaliser une installation de 3 kWc (3 000 Wc) avec des panneaux solaires monocristallins dotés d’une puissance de 375 Wc et mesurant 1,7 m x 1,7 m chacun, il faut compter 8 panneaux, ce qui équivaut à une surface d’environ 16 m2.
En revanche, si l’installation se fait avec des panneaux polycristallins, moins puissants (250 Wc), il faut compter 12 panneaux pour atteindre la même puissance totale (24 m2).
Pour conclure, la puissance des panneaux impacte directement la surface d’installation à prévoir pour jauger le rendement du panneau solaire au m2 : il est nécessaire d’installer plus ou moins de panneaux pour atteindre la même puissance d’installation. En effet, une installation de 6 kWc de panneaux monocristallins produit la même quantité d’électricité qu’une installation de 6 kWc de panneaux polycristallins.
Sources : vous pourrez retrouver l'essentiel des données chifffrées de cet article dans le Guide du rendement des panneaux solaires, Otovo (ex In Sun We Trust).
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