L’installation des panneaux solaires à domicile est une action de rénovation énergétique qui pose plusieurs problématiques. Parmi les plus importantes, il y a celle du rendement de ces équipements. Il est important de savoir la quantité d’électricité que les panneaux à installer sont capables de générer, de quoi avoir une visibilité sur leur rentabilité financière.
Exprimé en pourcentage, le rendement renvoie à la quantité d’énergie lumineuse convertie en électricité comparée à celle reçue par le système. Plus ce ratio est important, plus l’installation solaire est rentable. Généralement, les panneaux solaires ont une rentabilité qui se situe entre 13 et 24 %. La technologie utilisée, la zone géographique, l’inclinaison, l’orientation des panneaux sont autant de facteurs qui peuvent influencer cette rentabilité.
En plus des méthodes de calcul, nous vous proposons quelques astuces sur l’optimisation du rendement des panneaux solaires.
Ce qu’il faut savoir sur le rendement d’un panneau solaire
Par rendement d’un panneau solaire, on entend la production effective d’électricité par celui-ci par rapport à l’ensoleillement. Dire qu’un panneau solaire a un rendement de 10 % signifie qu’il peut convertir 10 % d’énergie solaire captée en électricité.
Pour bien comprendre la notion de rendement du panneau solaire, rappelons au préalable son fonctionnement. Chaque panneau solaire est composé d’une multitude de cellules photovoltaïques qui sont des composants électroniques constitués essentiellement de silicium etd’un matériau semi-conducteur photosensible.
Pour lefonctionnement du panneau solaire, ces cellules se mettent en mouvement au contact de la lumière, créant une tension électrique qui génère le courant électrique continu. C’est ce courant qui est par la suite converti en courant alternatif par l’onduleur pour pouvoir alimenter le logement.
Représentant le rapport entre l’énergie solaire reçue en surface et l’énergie électrique générée par chaque cellule, le rendement cellulaire impacte l’efficacité du panneau solaire. Théoriquement, le rendement d’un panneau est de 31 %. En fonction du modèle de module, ce rendement se situe à des moyennes bien connues :
- Les panneaux solaires au silicium amorphe ont un rendement compris entre 6 et 9 % ;
- Avec les panneaux polycristallins, plus sollicités, le rendement oscille entre 13 % et 18 % ;
- Le rendement peut être de 16 à 24 % avec les panneaux les plus performants qui sont les panneaux solaires monocristallins.
Sur le marché des panneaux solaires, ce sont ceux composés de cellules monocristallines qui sont les plus plébiscités. Constituées de cristaux de silicium pur, leurs cellules monocristallines ont un rendement intéressant. Leur puissance se situe entre 180 et 240 Wc/m2.
Calcul du rendement du panneau solaire
Le rendement d’un panneau solaire est une valeur exprimée en pourcentage. Elle représente le volume d’énergie lumineuse convertie en énergie électrique par rapport au volume d’énergie solaire reçu par le dispositif.Distinct du rendement d’une cellule solaire, le rendement surfacique du panneau équivaut à la puissance générée par l’ensemble du panneau solaire divisée par la surface totale du panneau solaire.
On exprime la puissance électrique enwatt-crête (Wc), qui correspond à la délivrance d’une puissance électrique de 1 watt, selon les Conditions de Tests Standard. C’est la valeur grâce à laquelle on indique la puissance maximale que peut fournir un panneau. La puissance solaire reçue quant à elle correspond à la surface disponible en m2 qu’on multiplie par 1 000.
Le calcul du rendement d’un panneau solaire est donc la suivante :
Rendement = Puissance électrique produite / Puissance solaire reçue.
Autrement dit,
Taux de rendement = Puissance en Wc / (Superficie en m² x 1 000).
Pour application, prenons l’exemple d’un panneau solaire, d’une puissance nominale de 380 Wc et d’une surface de 2,04 m². Son rendement sera égal à :
380 / (2,04 x 1000) = 18,62 %
Un tel rendement solaire se situe dans la moyenne de celui des panneaux solaires monocristallins.
Prenons le second exemple d’un panneau solaire d’une puissance électrique de 245 Wc et une surface de 1,5 m². Le rendement solaire de ce dernier sera de :
245 / (1,5 x 1000) = 16,33 %.
Ici, le rendement du panneau se situe dans la moyenne des panneaux polycristallins.
Ce résultat varie en fonction de la qualité et de la technologie utilisée dans le panneau. Cette variation dépend de la puissance crête et aussi de la circonférence du panneau. Si on prend deux panneaux solaires de mêmes dimensions, c’est celui qui aura la puissance crête la plus élevée, et donc le rendement le plus important, qui transformera plus d’énergie solaire en énergie électrique.
En d’autres termes, le panneau solaire ayant un rendement élevé n’a pas besoin de beaucoup d’espace pour être performant. Avec un toit de 18 m², un panneau d’une puissance de 500 Wc et une surface de 1,70 m². Si vous envisagez produire 3 500 kWh d’électricité annuellement, vous pouvez calculer le rendement de votre future installation comme suit :
Rendement du panneau solaire = Puissance (Wc) / Superficie (m²) × 1000
Taux de rendement : 500 / (1,70 × 1000) = ± 29 %
En ce qui concerne le nombre de panneaux solaires dont vous aurez besoin, appliquez :
Nombre de panneaux = 3 500 kWh/500 Wc = ± 7 panneaux.
Quant à la superficie nécessaire, vous aurez : 7 × 1,70 = ± 11,9 m².
Quelques astuces pour optimiser le rendement d’un panneau solaire
Tous les types de panneaux solaires, même de dimensions similaires, ne peuvent pas produire les mêmes quantités d’énergie. Le rendement de ces appareils varie en fonction de plusieurs facteurs d’ordre matériel et technique. En jouant donc sur ces facteurs, il est possible de maximiser ce rendement.
Orientez et inclinez efficacement vos panneaux solaires
Le fonctionnement du panneau solaire photovoltaïque se résume en une absorption des photons présents dans les rayons du soleil qui sont par la suite transformés en courant électrique. Lorsqu’ils sont installés sur la toiture, les panneaux doivent tirer un maximum de lumière du soleil. Idéalement, vos panneaux doivent être orientés vers le sud. Cela n’exclut pas le fait qu’avec quelques aménagements, une orientation est, sud-est, ouest ou encore sud-ouest puisse garantir l’efficacité de votre installation photovoltaïque.
Dans le positionnement des panneaux, l’inclinaison est un autre facteur essentiel pour assurer leur bon rendement. Il est difficile de tirer profit d’un panneau installé à plat. Généralement, l’inclinaison optimale qu’on préconise est de 30°. Ainsi, avoir un panneau orienté vers le sud avec une inclinaison de 30° est la meilleure option pour lui assurer un rendement optimal.
Veillez sur l’entretien des panneaux solaires
En matière d’entretien, l’inclinaison est le premier élément qui assure la propreté de vos panneaux, car elle facilite le ruissellement des eaux de pluies. Au-delà, vous devez veiller à ce que les saletés ne s’accumulent pas sur ces équipements. Au moins deux fois par an, vous devez les nettoyer avec un balai télescopique et de l’eau claire. Plus le panneau est propre, plus sa production sera efficace.
Épargnez vos panneaux des masques
Par masque, on entend tous les éléments extérieurs susceptibles de créer de l’ombre sur les panneaux solaires au quotidien. C’est le cas des arbres, des bâtiments environnants, des montagnes, des feuilles, etc. Si les panneaux solaires photovoltaïques sont ombragés et en l’absence d’un micro-onduleur, ils auront un rendement moindre.
Un autre facteur qui impacte considérablement le rendement des panneaux solaires, c’est la température. En moyenne, la température d’un panneau peut atteindre 60 ou 75° C. Les cellules qui la composent sont conçues pour subir des températures qui se situent de -40 à + 85° C. Chaque fois que les cellules font face à une augmentation de température, la tension va diminuer en même temps que la production d’énergie.
