Rendement des panneaux photovoltaïques : efficacité, rentabilité
Le rendement des panneaux photovoltaïques est le cheval de bataille des fabricants en quête d’innovation ! Car oui, contrairement à ce que l’on pourrait penser, l’aptitude d’une installation solaire à convertir la lumière en électricité demeure limitée. Faut-il pour autant renoncer à ce projet écologique ? Quel est le véritable rendement d’un panneau solaire ? Est-ce un investissement rentable ? Les Trois Arcs vous donne les clés pour comprendre, calculer et optimiser l’efficacité de vos panneaux photovoltaïques.
Qu’est-ce que le rendement d’un panneau solaire ?
Le rendement est un critère essentiel pour évaluer l’efficacité et la rentabilité de vos panneaux photovoltaïques. À quoi correspond cet indicateur et comment le mesure-t-on ? Explications.
Un indicateur de performance et de rentabilité
Le rendement énergétique des panneaux photovoltaïques, exprimé en pourcentage, mesure leur capacité à convertir la lumière solaire en électricité. Ainsi, un rendement de 20 % signifie que 20 % de l’énergie solaire captée par les cellules photovoltaïques est transformée en électricité. Les 80 % restants sont donc dissipés dans l’atmosphère sous forme de chaleur ou de lumière réfléchie.
Retenez simplement qu’un rendement élevé permet une production plus importante d’électricité.
Calcul du rendement d’un panneau photovoltaïque
Le rendement d’un panneau solaire se calcule avec la formule suivante :
Rendement (en %) = (puissance électrique produite / puissance solaire reçue*) x 100
*La puissance solaire reçue s’obtient en multipliant la surface du panneau par l’irradiation solaire (quantité d’énergie solaire reçue par unité de surface, en kWh/m²).
Prenons un exemple :
- Puissance nominale du panneau solaire : 300 Wc ;
- Surface du panneau solaire : 1,5 m² ;
- Irradiation solaire reçue : 1 000 W/m² (valeur moyenne d’ensoleillement).
Le rendement sera de : (300 / (1,5 x 1 000)) x 100= 20 %.
Attention
Ce calcul simplifié donne un rendement théorique maximal. En pratique, d’autres facteurs tels que la température, l’orientation, l’inclinaison, l’ombrage et l’usure peuvent réduire l’efficacité du panneau photovoltaïque.
Quels facteurs impactent le rendement des panneaux solaires ?
De nombreux paramètres affectent le rendement et le bon fonctionnement de vos panneaux photovoltaïques. C’est en réalisant une étude complète de votre projet en amont que vous parviendrez à trouver des alternatives et à atteindre une efficacité optimale. Zoom sur tous les points indispensables à considérer.
La technologie des panneaux photovoltaïques
Les cellules solaires en silicium monocristallin offrent une meilleure efficacité que les cellules en silicium polycristallin. Cependant, des modèles encore plus performants ont récemment émergé, tels que les cellules PERC, TOPCon, les panneaux bifaciaux et les cellules à hétérojonction. Pour évaluer leur pertinence et leur rentabilité, compte tenu de leur prix d’achat plus élevé, demandez simplement à votre installateur de réaliser plusieurs simulations.
La puissance de l’installation solaire
Il est désormais possible d’opter pour des modules photovoltaïques d’une puissance de 500 Wc. Ces panneaux optimisent la production tout en minimisant la surface de votre toiture ou l’emprise au sol. Par exemple, pour une installation solaire de 3 kWc, vous aurez besoin d’environ 8 panneaux de 375 Wc, contre seulement 6 en 500 Wc.
La localisation de votre logement
Les régions bénéficiant d’un ensoleillement élevé, comme le sud de la France, affichent des rendements plus élevés. Néanmoins, même si votre maison est située dans une région peu ensoleillée, vous pourrez tout de même tirer profit de l’énergie solaire. En effet, les panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité à partir de la lumière, et continuent donc de fonctionner sous un ciel couvert, avec certes une performance moindre.
L’implantation de vos panneaux photovoltaïques
Une orientation plein sud avec une inclinaison de 30 à 35 °C représente souvent la configuration idéale pour une maison située dans l’hémisphère Nord, comme la France. Toutefois, dans la pratique, toutes les configurations en dehors du plein nord sont envisageables. L’important est surtout d’adapter la puissance photovoltaïque de votre installation en fonction de vos besoins en électricité, et des conditions météorologiques locales.
Attention
Les ombres portées peuvent réduire considérablement le rendement de vos panneaux, surtout s’ils sont installés en série avec un onduleur de chaîne. Si un ombrage ponctuel ne peut être évité, l’utilisation de micro-onduleurs ou d’optimiseurs de puissance peut atténuer les pertes, en permettant à chaque panneau de fonctionner indépendamment.
La température des panneaux solaires
On n’y pense pas toujours, mais la température sous les panneaux solaires grimpe fortement, particulièrement dans les régions chaudes. Or, une température excessive nuit au rendement des panneaux photovoltaïques. On estime que chaque degré au-dessus de 25 °C fait perdre environ 0,5 % d’efficacité. (1) Pour pallier ce problème, il est nécessaire d’assurer une bonne ventilation des panneaux.
Bon à savoir
Cette source de chaleur gratuite peut être utilisée à bon escient en optant pour des panneaux solaires hybrides qui produisent à la fois de l’électricité et de l’eau chaude sanitaire, voire du chauffage.
L’entretien et la maintenance de l’installation photovoltaïque
Un entretien régulier pour éliminer la poussière et les débris préserve le haut rendement des panneaux solaires et allonge leur durée de vie. De même, la maintenance prévient les pannes qui pourraient entraîner un arrêt de production d’électricité.
Notez également qu’au fil du temps, les panneaux solaires perdent naturellement en efficacité. C’est pourquoi les fabricants proposent généralement des garanties de performance. Par exemple, ils peuvent garantir qu’après 25 ans, les panneaux fonctionneront encore à 80 % de leur capacité initiale, assurant ainsi une production d’énergie fiable à long terme.
Quel est le rendement d’une installation solaire photovoltaïque ?
Le rendement moyen d’une installation solaire photovoltaïque se situe autour de 20 %. Découvrez comment le choix du modèle, l’orientation et l’inclinaison des panneaux influencent vos économies.
Rendement des panneaux solaires selon les modèles
Le tableau ci-après compare les rendements des principales technologies disponibles sur le marché du photovoltaïque. (2)
| Technologie de panneau solaire | Rendement moyen |
|---|---|
| Polycristallin | 15 % |
| Monocristallin | 18 % |
| Bifacial | 19 % |
| PERC | 20 % |
| Hétérojonction (HJT) | 23 % |
| TOPCon | 24 % |
Rendement des panneaux solaires selon la localisation géographique
L’ensoleillement impacte directement la production d’énergie de vos panneaux solaires, comme vous pouvez le constater en consultant la carte ci-dessous.
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Toutefois, la production d’électricité solaire est possible partout, c’est d’ailleurs l’un des gros avantages des panneaux photovoltaïques. Le tableau ci-après présente des estimations de production d’électricité photovoltaïque dans différentes régions de France, pour une installation de 3 kWc.
| Localisation | Production estimée d’électricité photovoltaïque* |
|---|---|
| Calais (62) | 3 135 kWh / an |
| Quimper (29) | 3 310 kWh / an |
| Limoges (87) | 3 480 kWh / an |
| Marseille (13) | 4 660 kWh / an |
*Dans des conditions optimales d’installation (orientation, inclinaison, pas d’ombrage, etc.) — estimations réalisées à l’aide de l’outil PVGIS.
Rendement des panneaux solaires selon l’orientation et l’inclinaison
Le tableau ci-dessous illustre clairement l’impact de l’orientation et de l’inclinaison sur le rendement des panneaux solaires.
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Le tableau ci-après compare la production d’énergie solaire potentielle en rapport avec l’orientation et l’inclinaison des panneaux, en prenant pour exemple une maison située à Paris avec une installation de 3 kWc.
| Orientation | Inclinaison | Production annuelle d’électricité estimée* |
|---|---|---|
| Plein sud | 0° | 2 707 kWh / an |
| 30° | 3 171 kWh / an | |
| 60° | 3 021 kWh / an | |
| 90° | 2 261 kWh / an | |
| Sud-ouest / Sud-est | 0° | 2 707 kWh / an |
| 30° | 2 953 kWh / an | |
| 60° | 2 717 kWh / an | |
| 90° | 2 013 kWh / an | |
| Ouest / Est | 0° | 2 707 kWh / an |
| 30° | 2 509 kWh / an | |
| 60° | 2 113 kWh / an | |
| 90° | 1 485 kWh / an |
*Estimations réalisées à l’aide de l’outil PVGIS.
Est-ce vraiment rentable d’installer des panneaux solaires ?
Que vous viviez à Calais ou à Marseille, il est possible d’amortir le prix de vos panneaux photovoltaïques et de générer des gains, à condition :
- De faire réaliser une étude au préalable pour bien dimensionner la puissance en fonction de votre toiture (ou place disponible) et de vos besoins en électricité ;
- D’opter pour des panneaux solaires de qualité, garantie au moins 20 ans ;
- De choisir la bonne formule, actuellement, l’autoconsommation avec vente du surplus est la plus avantageuse car elle vous donne accès à la prime à l’autoconsommation et à un tarif de rachat d’électricité plus favorable ;
- De confier l’installation à un professionnel RGE (Reconnu garant de l’environnement).
Pour conclure, le tableau ci-après donne une estimation de la durée d’amortissement de vos panneaux solaires.
| Localisation | Production d’électricité photovoltaïque estimée | Amortissement en autoconsommation avec vente du surplus | Amortissement en vente de la totalité |
|---|---|---|---|
| Calais (62) | 3 135 kWh/an | 16 ans | 20 ans |
| Quimper (29) | 3 310 kWh/an | 15 ans | 19 ans |
| Limoges (87) | 3 480 kWh/an | 14 ans | 18 ans |
| Marseille (13) | 4 660 kWh/an | 11 ans | 13 ans |
Il convient de noter que les panneaux solaires sont désormais très fiables, avec une durée de vie moyenne de 30 à 40 ans. De plus, cette simulation suppose que le prix de l’électricité augmente au rythme de l’inflation. Or, le coût de cette énergie tend à augmenter plus rapidement, ce qui pourrait rendre vos panneaux rentables plus tôt que prévu.
(1) Source :photovoltaique.info.
(2) Source : fabricants de panneaux solaires photovoltaïques.
