Panneaux photovoltaïques : fonctionnement, rendement, rentabilité

Convertir le rayonnement solaire en énergie électrique grâce aux panneaux photovoltaïques, n’est-ce pas une idée lumineuse ? Alors que le prix de l’électricité ne cesse d’augmenter, imaginez les économies que vous pourriez réaliser. L’État, qui soutient activement les énergies renouvelables, vous accorde des aides très intéressantes, c’est le moment d’en profiter ! Mais avant de vous lancer dans votre projet, mieux vaut être bien informé. Fonctionnement, rendement, installation, prix…

Les Trois Arcs vous aide à prendre les bonnes décisions.

Comment fonctionnent les panneaux photovoltaïques ?

Formé à partir du mot grec « photos » qui signifie lumière et du nom du physicien Volta, inventeur de la pile électrique, le mot « photovoltaïque » décrit parfaitement sa fonction. Le fonctionnement des panneaux photovoltaïques  repose en effet sur la présence de ses capteurs, appelés « cellules », qui captent les photons du soleil (énergie lumineuse) pour générer de l’électricité.

Oui mais concrètement, comment cela fonctionne-t-il ?

Les panneaux solaires sont recouverts de silicium, un matériau semi-conducteur fabriqué à partir du sable. Chaque cellule de silicium est composée d’atomes, qui possèdent un noyau entouré d’électrons. Lorsque la lumière du soleil frappe ces cellules, les photons agitent les électrons du silicium dans tous les sens, les libérant de leurs atomes. Ce mouvement, ou « effet photovoltaïque », produit ainsi un courant électrique continu.

Ce courant est ensuite dirigé vers un onduleur, qui le convertit en courant alternatif pour :

• Alimenter les équipements électriques de votre logement en autoconsommation. L’excédent d’énergie produite peut être stocké dans des batteries pour être réutilisé la nuit ou pendant les journées sans soleil ;‍
• Être injecté dans le réseau public d’électricité afin de vendre votre production solaire. Il est également possible de réaliser une autoconsommation avec revente du surplus.

Bon à savoir:

‍Actuellement, les batteries physiques ont une capacité de stockage limitée et restent assez coûteuses. Certains fabricants et fournisseurs d’énergie ont trouvé la parade : une batterie virtuelle qui envoie l’électricité produite en trop dans le réseau électrique et le comptabilise pour un usage ultérieur.

Panneaux photovoltaïques ou thermiques : quelles différences ?

Les panneaux photovoltaïques ou thermiques exploitent tous 2 l’énergie solaire. Toutefois, leur finalité est différente :

• Le  panneau solaire photovoltaïque produit de l’électricité, comme expliqué précédemment ;
• Le panneau solaire thermique génère de la chaleur pour réchauffer un ballon d’eau chaude sanitaire ou produire du chauffage, diffusé par l’intermédiaire de votre plancher chauffant ou de vos radiateurs.

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Bon à savoir :

Les panneaux solaires hybrides sont capables de produire à la fois de l’électricité et du chauffage.

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Quel est le rendement énergétique des panneaux solaires ?

Exprimé en pourcentage, le rendement des panneaux photovoltaïques est un indicateur de performance. Il évalue leur capacité à transformer la lumière solaire en énergie électrique. Néanmoins, toutes les installations solaires ne se valent pas en matière d’efficacité. Celle-ci dépend de leur configuration d’implantation, de l’ensoleillement de votre région, du type de panneaux installés et de la qualité de la pose.

Facteurs d’optimisation de la performance des panneaux solaires

Pour tirer le meilleur parti de vos panneaux solaires photovoltaïques, plusieurs conditions d’optimisation sont à réunir :

Implantation:

Choisissez un emplacement dégagé, à l’écart des arbres et des bâtiments voisins qui pourraient créer des zones d’ombre et réduire l’efficacité des panneaux.

Orientation:

Idéalement, les panneaux doivent être orientés au sud pour une exposition maximale au soleil. Cependant, des orientations sud-est ou sud-ouest peuvent également convenir.

Inclinaison:

Une inclinaison de 30 à 35° est généralement optimale, mais d’autres critères sont aussi à prendre en compte comme les particularités du toit et la latitude de l’emplacement.

Puissance photovoltaïque:

Elle doit correspondre à vos besoins énergétiques pour une autoconsommation bien maîtrisée. Pour les installations destinées à vendre tout ou partie de l’énergie, une forte puissance est de mise, dans la limite du possible.

Température:

Les panneaux doivent être bien ventilés pour éviter une surchauffe qui induirait une perte de rendement.

Ensoleillement:

La production d’énergie photovoltaïque varie selon l'ensoleillement régional. Par exemple, les zones très ensoleillées comme la Côte d’Azur ou l’Occitanie offrent une capacité de production plus élevée. Mais, il est possible de produire de l’électricité solaire dans toute la France, y compris dans des régions moins ensoleillées comme les Hauts-de-France. L’utilisation de cartes d’ensoleillement permet d’évaluer ce potentiel avec précision.

En résumé, chaque installation solaire est unique en raison des caractéristiques spécifiques de chaque toiture et terrain. Pour optimiser vos gains, il est donc essentiel de faire étudier la faisabilité de votre projet par un professionnel qualifié.

J’évalue la faisabilité de mon projet photovoltaïque.

Efficacité des panneaux photovoltaïques selon leur technologie

Plus le rendement énergétique est élevé, plus vous produisez d’électricité, et plus votre installation devient rapidement rentable. Or, la qualité du silicium et la composition des panneaux contribuent également à leur performance :

• Les panneaux solaires en silicium amorphe ou « panneaux à couche mince »ont un rendement relativement faible, de l’ordre de 6 à 12 % ;‍
• Les panneaux solaires en polycristallin sont les plus répandus, avec un rendement de 13 à 16 % ;
• Les panneaux solaires en monocristallin sont les plus efficaces, avec un rendement de 15 à 22 %.

En somme, seule une petite partie du rayonnement solaire est aujourd'hui convertible en énergie. Mais les fabricants n’ont pas dit leur dernier mot. Plus récemment, de nouveaux types de panneaux photovoltaïques performants ont vu le jour :

• Les panneaux solaires PERC (Passivated emitter and rear cell)possèdent une couche supplémentaire à l’arrière des modules qui réfléchit la lumière non absorbée par le panneau. Leur rendement peut atteindre de 22 à 25 % ;‍
• Les panneaux solaires TopCon (Tunnel oxide passivated contact) dopés au phosphore, ils optimisent durablement la production d'électricité et minimisent les pertes d’énergie, permettant d’obtenir jusqu’à28,5 % de rendement ;‍
• Les panneaux solaires bifaciaux sont équipés de capteurs sur les 2 faces, augmentant ainsi leur efficacité de 5 à 15 % par rapport aux modèles traditionnels. L’avant capte la lumière solaire directe, tandis que l’arrière utilise la lumière réfléchie. Cette technologie est particulièrement adaptée pour les environnements avec des surfaces réfléchissantes (neige, sable, etc.).Ces panneaux s’installent soit au sol, soit sur un toit plat.

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Comment réaliser votre installation de panneaux solaires ?

Pour mener votre projet d’installation de panneaux photovoltaïques d’une main de maître, une bonne préparation en amont est la clé ! De la phase de réflexion au raccordement, découvrez chaque étape à respecter.

Les étapes clés d’un projet d’installation solaire photovoltaïque 

Réalisez votre projet de panneaux photovoltaïques en seulement 6 étapes :

1. Étude de faisabilité:

Effectuée par un professionnel qualifié, cette étude inclut l’analyse de votre consommation énergétique, l’évaluation de l’orientation et de l’inclinaison de votre toiture ou de l’emplacement au sol, une simulation des zones d’ombre potentielles, et le dimensionnement de la puissance des panneaux solaires. Ces données permettent à l’installateur de vous fournir une estimation de votre production d’électricité et des gains annuels.

2. Choix du matériel:

Cette phase comprend le choix des panneaux photovoltaïques (monocristallins, polycristallins, etc.), la sélection de l’onduleur parmi les différents modèles disponibles (onduleurs centraux, micro-onduleurs ou optimiseurs de puissance),ainsi que le système de montage des panneaux.

3. Planification:

Certaines démarches administratives sont à anticiper, comme l’obtention des autorisations d’urbanisme, la déclaration de demande de raccordement au réseau, et la mise en place d’un contrat d’achat d’électricité. Certaines tâches peuvent être confiées à votre artisan.

4. Installation:

Votre installateur prépare le site, installe les panneaux selon la disposition prévue, puis met en place l’onduleur et le système de monitoring. Toutes les étapes doivent respecter les normes de sécurité en vigueur.

5. Raccordement au réseau:

Un technicien Enedis connecte l’onduleur au réseau électrique. Une fois cette étape terminée, un compteur de production est installé pour mesurer l’électricité générée par vos panneaux solaires. Ce compteur vous permet de suivre votre production d’électricité photovoltaïque et de quantifier les excédents d’énergie réinjectés dans le réseau public, conformément aux termes de votre contrat d’achat d’électricité.

6. Suivi et entretien:

Effectuez des inspections régulières et nettoyez les panneaux pour préserver leur efficacité et leur durée de vie. Assurez-vous que les onduleurs et les câblages sont en bon état pour prolonger la durée de vie de votre installation solaire.

Bon à savoir

Pour l’installation de vos panneaux solaires, choisissez toujours un professionnel certifié RGE (Reconnu garant de l’environnement).

Je prends rendez-vous avec un expert.

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Le type d’installation solaire : intégrée, surimposition, au sol

3 principaux modes d’installation sont habituellement proposés :

Installation intégrée au bâti:

Les panneaux solaires remplacent les tuiles. Ils sont intégrés directement dans la charpente, offrant ainsi un rendu visuel plus harmonieux.

Installation en surimposition:

Les panneaux solaires sont installés sur la toiture par-dessus les tuiles, une solution plus facile à mettre en œuvre, mais moins esthétique.

Installation au sol:

Les panneaux solaires sont montés sur un châssis incliné, ce qui permet de s'affranchir des contraintes liées à la toiture, telles que l’inclinaison et l’orientation.

Le raccordement : autoconsommation totale ou avec revente

Le raccordement de vos panneaux solaires permet de vendre partiellement ou totalement l’énergie électrique que vous produisez. Ce processus nécessite l’installation d’un compteur électrique par un technicien Enedis.

Autoconsommation:

Même si aucune électricité n’est injectée dans le réseau (autoconsommation totale), il est obligatoire de déclarer votre installation de production photovoltaïque. Cette déclaration garantit que votre système respecte les normes de sécurité électrique telles que la protection de découplage et la norme NF C15-100. ⁽¹⁾

Revente totale ou du surplus d’électricité:

Pour vendre l’électricité produite, vous devez spécifier si vous souhaitez injecter toute votre production ou seulement le surplus, et indiquer si vous souhaitez bénéficier de l’obligation d’achat, selon les conditions fixées par EDF OA (Obligation d’achat). ⁽¹⁾

Quel est le prix des panneaux solaires ? Coûts et aides

Pendant longtemps, l’énergie solaire a été perçue comme un investissement purement lucratif. Cependant, sous l’impulsion des incitations financières de l’État, l’accent se porte désormais sur le mode d’autoconsommation qui semble promis à un bel avenir. Quel est le prix des panneaux photovoltaïques et quelles sont les aides disponibles ?Nous vous dévoilons tous les détails !

Le prix des panneaux solaires photovoltaïques

Investir dans des panneaux solaires photovoltaïques n’a jamais été aussi attractif et rentable ! En raison de la forte concurrence sur le marché asiatique, les prix des panneaux sont à un niveau historiquement bas.

En 2024, les prix moyens constatés(pose comprise) sont les suivants : ⁽²⁾‍

• De 8 000 à 11 000 € pour une installation photovoltaïque d’une puissance de 3 kWc ;
• De 12 000 à 18 000 € pour une installation photovoltaïque d’une puissance de 6 kWc ;
• De 18 000 à 23 000 € pour une installation photovoltaïque d’une puissance de 9 kWc.

Attention

D’autres coûts sont également à prendre en considération, tels que :

• Le remplacement de l’onduleur, dont la durée de vie moyenne est de 15 ans ;
• Le coût du raccordement au réseau électrique auprès d’Enedis ;
• Le tarif d’utilisation des réseaux publics d’électricité (TURPE) ;
• L’imposition sur les revenus pour toutes installations de plus de 3 kWc.

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Les aides financières pour l’installation de panneaux solaires

En 2024, plusieurs aides financières sont disponibles pour réduire le coût de votre installation solaire photovoltaïque.

Prime à l’autoconsommation photovoltaïque

La prime à l’autoconsommation photovoltaïque est une aide directement versée par EDF OA. Sa valeur, révisable tous les 3 mois, est fonction de la puissance installée (en kWc). Jusqu’au 31 juillet 2024, les montants de la prime sont : ⁽¹⁾

• 30 c€ par Wc pour une installation d’une puissance inférieure à 3 kWc ;
• 23 c€ par Wc pour une installation d’une puissance inférieure à 9 kWc  ;
• 20 c€ par Wc pour une installation d’une puissance inférieure à 36 kWc ; 
• 10 c€ par Wc pour une installation d’une puissance inférieure à 100 kWc.

L’obligation d’achat

En vendant votre électricité à un fournisseur d’énergie (EDF ou une entreprise locale de distribution), vous signez un contrat avec un prix fixe garanti sur 20 ans.

Le tableau ci-dessous vous donne un aperçu des tarifs d’achat, valables jusqu’au 31 juillet 2024. ⁽¹⁾

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Taux de TVA réduit

Les installations solaires photovoltaïques d'une puissance inférieure à 3 kWc bénéficient d’un taux de TVA réduit à 10 %.

J’estime le montant de mes aides et de mes travaux.

FAQ : 

Quelle est la durée de vie des panneaux photovoltaïques ?

Les panneaux photovoltaïques ont une durée de vie moyenne de 25 à 30 ans. Les fabricants offrent généralement des garanties de performance de 20 à 25 ans, assurant que les panneaux produiront encore au moins 80 % de leur capacité initiale à la fin de cette période. Avec un entretien adéquat, ils peuvent continuer à fonctionner efficacement au-delà de cette période, bien que leur rendement puisse diminuer progressivement. Les garanties produit couvrent souvent les défauts de fabrication pendant 10 à 12 ans.

Peut-on installer des panneaux photovoltaïques partout en France ?

Oui, il est possible d’installer des panneaux photovoltaïques partout en France. Cependant, le rendement sera optimal dans les régions ensoleillées comme le Sud. Les habitants des zones moins ensoleillées peuvent aussi réaliser des économies significatives sur leur facture d’électricité grâce à l'autoconsommation, tout en bénéficiant d'aides financières intéressantes.

Les panneaux solaires photovoltaïques sont-ils recyclables ?

Oui, les panneaux photovoltaïques sont désormais totalement recyclables. Les principaux matériaux, tels que le verre, le silicium et certains métaux, peuvent être réutilisés. Des filières de recyclage spécialisées existent pour traiter et valoriser ces composants de manière écologique.

⁽¹⁾ Source : photovoltaïque.info.

⁽²⁾ Prix moyens constatés sur différents sites de fabricants et d’installateurs de panneaux solaires.

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