Comment calculer le rendement de vos panneaux solaires ?

Qu’est-ce que le rendement d’un panneau solaire ?

Rendement surfacique d’un panneau solaire

Le rendement surfacique d’un panneau solaire, également appelé efficacité, correspond à la puissance (en watt-crête – Wc) divisée par la surface du panneau, c'est-à-dire la puissance crête générée au mètre carré.

Ce rendement, indiqué en pourcentage sur les fiches techniques des modules photovoltaïques (PV), résulte d’un test effectué en laboratoire dans des conditions standards (STC) : une irradiation de 1 000 W/m² et une température de 25 °C. Dans ces conditions, cela signifie qu’un panneau solaire d’une surface de 1 m² et d’une puissance de 1 000 Wc aurait un rendement de 100 %.

Le rendement surfacique donne une indication sur les performances d’un panneau solaire, incluant la surface active des cellules PV ainsi que d’autres composants tels que les connexions. Ce rendement est indicatif. Il est de fait corrélé à l’irradiation et à la surface du système.

Rendement cellulaire

Le rendement cellulaire est le reflet de l'efficacité de conversion des cellules PV. Il révèle la quantité d’énergie solaire transformée en énergie électrique par une cellule photovoltaïque. Le rendement cellulaire se calcule de la manière suivante :

Rendement cellulaire = (quantité d’électricité produite/quantité d’énergie solaire reçue) × 100

Rendement linéaire panneau solaire

Chaque année, les performances d’un module photovoltaïque décroissent en raison de divers facteurs. Les pertes sont de l’ordre de 0,5 à 1 % par an. Au bout de 25 ans de mise en service, les fabricants garantissent généralement un rendement correspondant à 80 % et jusqu'à 90 % de la puissance initiale. C’est ce que l’on appelle la garantie de rendement linéaire.

Comment calculer le rendement d’un panneau solaire photovoltaïque ?

Que vous soyez jeunes propriétaires de panneaux solaires ou que vous envisagiez de poser des panneaux photovoltaïques chez vous, la question du rendement est naturelle et légitime.

Dans le calcul de la puissance surfacique, on utilisera alors la surface d’un panneau (en m²) ainsi que sa puissance (en Wc). Le ratio de ces deux éléments dévoile le rendement d’un panneau solaire dans les meilleures conditions d’ensoleillement, exprimé en pourcentage :

Rendement (%) = puissance en Wc/(superficie en m² × 1 000)

Toutefois, ce résultat reste théorique, le rendement d’un panneau photovoltaïque varie selon plusieurs critères, ce qui le rend parfois compliqué à calculer.

Si l’on se base sur le panneau solaire DualSun Flash TOPCon, d’une puissance nominale de 500 Wc et d’une surface de 2,21 m² :

Rendement = 500/(2,21 × 1 000) = 22,61 %

Ainsi, le panneau solaire DualSun Flash TOPCon présente un rendement de 22,61 %.

Pourquoi calculer le rendement d’un panneau solaire ?

Le rendement d’un panneau solaire informe sur son efficacité à convertir la lumière du soleil en électricité. C’est une mesure essentielle pour évaluer les performances du module.

De cette manière, plus le rendement de vos panneaux solaires sera élevé, moins il vous faudra installer de panneaux solaires. Les meilleurs panneaux solaires du marché présentent des rendements jusqu’à 24 %.

Ainsi, le rendement est un indicateur de taille pour sélectionner les panneaux les plus efficaces en fonction de vos besoins et pour une utilisation optimale de l'énergie solaire.

N’hésitez pas à demander l’avis d’un installateur solaire pour adopter l’installation la plus adaptée à votre profil (consommations, surface disponible en toiture, etc.).

Quels sont les facteurs qui influencent le rendement d’un panneau solaire ?

Bien que le rendement théorique d'un panneau solaire PV puisse être calculé, divers éléments influent sur ses performances dans des conditions réelles :

1. l’irradiation ;
2. les pertes systèmes.

1/ L’irradiation

L’irradiation (ou rayonnement solaire), est la quantité d'énergie par m² que nous envoie le soleil. Cette donnée est pondérée par la manière dont sont installés vos panneaux solaires, de la météo ou encore de la propreté de vos modules.

L’orientation de votre maison

On peut avoir tendance à penser que si notre maison n’est pas orientée plein sud, elle ne pourra pas avoir de bons rendements. C’est faux ! Il est vrai que l’orientation des panneaux solaires plein sud reste optimale, néanmoins d’autres orientations sont tout à fait possibles et offrent une production tout à fait correcte.

Ainsi, vous pouvez très certainement avoir un bon rendement si vous êtes orienté :

• sud-est ;
• sud-ouest ;
• est ;
• ou ouest.

L’inclinaison de votre toiture

L’orientation et l’inclinaison de votre toit sont deux choses qui vont de pair. Une fois que vous aurez vu de quelle orientation vous bénéficiez, il vous faudra estimer l’inclinaison de votre toiture.

L’inclinaison optimale d’une toiture est comprise entre 30 et 35°. C’est en général l’inclinaison de toiture que l’on retrouve le plus en France. Ce degré d’inclinaison vous permet d’avoir un rendement optimal tout au long de l’année.

Dans tous les cas, si votre toiture ne dispose pas de la bonne inclinaison, des supports peuvent être installés pour accueillir vos panneaux et ainsi adopter la position idéale. Vous pouvez également opter pour une installation au sol.

Le niveau d’ensoleillement de votre maison

Le niveau d’ensoleillement de votre maison permet à vos panneaux de recevoir une certaine quantité d’énergie selon son emplacement. Sachez néanmoins que le niveau d’ensoleillement de votre logement ne correspond pas au niveau d’ensoleillement de votre région !

En effet, plusieurs facteurs météorologiques peuvent provoquer des variations de productible solaire entre deux habitations qui se situent pourtant dans la même région. C’est le cas par exemple des maisons situées sur une zone dans laquelle il existe un microclimat. Il vous faut donc être vigilant à ce genre de détail. Il modifiera parfois beaucoup votre production !

L’ensoleillement de votre région

Bien que les panneaux solaires soient rentables dans tout le pays, la quantité d'ensoleillement varie d'une région à l'autre. Ainsi, les zones bénéficiant d'un ensoleillement plus important auront une production d'électricité plus élevée.

La propreté de vos panneaux solaires

On n’y pense pas nécessairement mais il faut entretenir ses panneaux solaires ! Même si les panneaux solaires ont été pensés pour s’auto-nettoyer grâce entre autres à leur inclinaison et au ruissellement de la pluie, il est très important de contrôler régulièrement leur aspect pour ne pas subir une baisse de production.

D’autre part, portez une attention particulière à la propreté de vos panneaux solaires si vous êtes exposés à des pollutions :

• humaines (usine, particules fines, etc.) ;
• végétales (d’arbres résineux, feuilles mortes, pollen, poussière, sable) ;
• ou animales (déjections animales).

L’accumulation de ces différentes saletés sur vos panneaux photovoltaïques tend à diminuer le rendement de votre installation au fil du temps. On estime par exemple que des panneaux solaires assidûment nettoyés garantissent une production d’environ 2 % supérieure à des panneaux non nettoyés.

Les ombres et obstacles

Cela peut sembler bête, mais ce critère ne doit pas être négligé sous peine d’avoir de mauvaises surprises ! Avant de poser des panneaux solaires, faites attention à ce qui se trouve autour de votre maison.

L’ensemble de ces éléments vous exposent à une baisse du rendement de votre installation photovoltaïque, causée par des masques plus ou moins proches. Il vous faut (ou avec l’aide d’un professionnel) anticiper les contraintes qui peuvent être d’ordre :

• naturelle (des arbres envahissants, une chaîne de montagnes, etc.) ;
• et/ou matérielle (la construction de nouvelles habitations ou immeubles à proximité).

D’autre part, lorsqu’une cellule est ombragée, elle absorbe l’énergie produite par les cellules voisines non ombragées au même titre qu’une résistance. Alors, dès cet instant, cette énergie se transforme en chaleur et risque de dégrader la cellule masquée. C’est ce que l’on appelle les points chauds. À terme, ils peuvent causer d’importants dommages à votre installation photovoltaïque.

2/ Les pertes systèmes

Performance Ratio

Des éléments extérieurs au fonctionnement en lui-même des panneaux peuvent venir modifier le rendement de l’installation, comme le câblage ou encore l’onduleur. Le Performance Ratio (PR) va refléter les pertes causées par le système en termes d’effet Joule par exemple (c’est l’énergie perdue par dissipation thermique lors du passage de l’électricité dans un câble).

Le Performance Ratio varie entre 75 et 90 % en fonction de la qualité de l’onduleur et des autres éléments du système ou encore de la température.

Température des cellules

Passé une certaine température, les panneaux solaires peuvent plus ou moins bien réagir. Généralement, les cellules photovoltaïques exposées à de hautes températures vont perdre une certaine quantité d’énergie.

Attention, les panneaux solaires sont conçus pour résister à de fortes chaleurs, ils ne se dégraderont pas, cependant, cela aura un impact sur leur rendement.

Comment améliorer le rendement financier de vos panneaux photovoltaïques ?

Il arrive fréquemment de voir une confusion entre le rendement et la rentabilité des panneaux solaires :

• le rendement désigne la capacité d’une installation à produire et à livrer une certaine quantité d’énergie en fonction d’une certaine quantité d’énergie reçue ;
• la rentabilité, comme son nom l’indique, concerne le retour sur investissement d’une installation.

En toute évidence, la rentabilité d’un système est liée au rendement, mais pas seulement.

Augmenter la rentabilité de son installation photovoltaïque grâce à l’autoconsommation

Lorsque vous installez des panneaux solaires chez vous, vous avez la possibilité d'utiliser l’énergie produite pour votre propre consommation, c’est ce qu’on appelle l’autoconsommation photovoltaïque.

La configuration la plus répandue chez les particuliers est l’autoconsommation avec vente du surplus. Il s’agit dans ce cas de consommer une partie de la production et de revendre le surplus à un fournisseur d’énergie (par exemple EDF via l’entité EDF Obligation d’Achat).

Pour bénéficier de cet avantage, n’oubliez pas de préciser votre souhait lors de la demande de raccordement effectuée auprès du gestionnaire de réseau Enedis.

Le rendement financier de ce type d’installation est le plus intéressant – dans la plupart des cas. Pourquoi ?

1. Vous valorisez l’intégralité de votre production d’électricité solaire sans avoir besoin de la stocker sur une batterie comme cela est nécessaire dans une maison autonome ;
2. vous consommez, la plupart du temps, une électricité “gratuite” issue de vos panneaux solaires. Vous réalisez donc d’importantes économies en n’achetant pas cette électricité chez votre fournisseur d’énergie ;
3. vous bénéficiez d’un complément de revenu en vendant le surplus produit par votre installation à un tarif réglementé pendant 20 ans.

Naturellement, il est indispensable de mettre ces informations en parallèle de votre investissement de départ afin de voir si cela est intéressant.

Faire appel à un professionnel Reconnu Garant de l’Environnement

Pour améliorer votre niveau de rendement financier ou autrement dit la rentabilité de votre projet, vous pouvez donc jouer sur plusieurs aspects.

Dans tous les cas, n’hésitez pas à faire appel à un installateur Reconnu Garant de l’Environnement (RGE) pour définir vos besoins en fonction de vos consommations moyennes, de la surface de votre logement (100 m², 150 m², 200 m² ou plus) et de votre budget et bénéficier du meilleur rapport qualité/prix !

Vous pouvez également vous faire une première idée sur votre projet solaire à l’aide d’un simulateur en ligne.

Exemple de calcul du rendement financier d’un système solaire photovoltaïque

Prenons l’exemple d’une installation solaire à La Rochelle en Charente-Maritime (17), et calculons son rendement financier. Notre installation de 3 kWc est réalisée sur une toiture sans ombrage, inclinée à 30° et orientée plein sud. Dans notre exemple, notre famille a fait le choix de se tourner vers l’autoconsommation avec vente du surplus.

Capacité de production

À La Rochelle, 3 kWc de panneaux solaires photovoltaïques permettent de produire 3 940 kWh/an.

Aides financières et coûts annexes

On estime le taux d’autoconsommation, la quantité d’électricité solaire consommée dans le logement à 41 %. L'excédent est acheté à hauteur de 0,1269 €/kWh* par l’organisme EDF OA. L’installation est également éligible à une aide financière gouvernementale, la prime à l’autoconsommation, qui s’élève à 220 €/kWc* pour les projets ≤ à 3 kWc, soit 660 €.

* Tarifs valables du 1ᵉʳ novembre 2024 au 31 janvier 2025 (12ᵉ trimestre de l’arrêté tarifaire “S21”)

À noter que pour calculer la rentabilité sur une période donnée, il faut prévoir :

• l’augmentation du prix de l’électricité ;
• mais également les diverses causes de pertes de rendement de l’ordre de 0,5 % par an en moyenne.

Enfin, on déduira les coûts de fonctionnement, les frais administratifs comme le TURPE (8,88 € HT/an) et les coûts de l’emprunt le cas échéant.

Un retour sur investissement en 10 ans seulement

Au final, une telle installation assure 24 300 € d’économies sur 25 ans, grâce aux économies réalisées sur la facture d’électricité et la vente des surplus, soit un investissement amorti en 10 ans.

En prime, sachez qu’une installation ne s’arrête pas de fonctionner après la fin de la garantie (environ 25 ans pour les panneaux solaires). La durée de vie d’une installation dépasse bien souvent les 30 ans et peut même s’approcher des 40 ans !

Bien entendu, cette estimation a été réalisée selon les caractéristiques de ce projet. Chaque projet d’installation de panneaux photovoltaïques est unique et doit être étudié minutieusement en amont.

De plus, d’autres éléments peuvent augmenter votre coût tout au long du projet (remplacement de l’onduleur, impôts sur le revenu sur la revente de l'électricité solaire pour les installations d’une puissance supérieure ou égale à 3 kWc, etc.).

FAQ : vos questions sur le rendement des panneaux solaires

Comment déterminer le rendement d’une installation photovoltaïque ?

Le rendement des panneaux solaires dépend de leur taille et de leur puissance énergétique. Il est souvent donné à titre indicatif par l’entreprise qui fabrique ces panneaux. En effet, le chiffre donné représente le taux de rendement dans des conditions optimales.

Selon la technologie utilisée, le taux de rendement sera différent, tout comme le prix. Les panneaux solaires au silicium monocristallin sont considérés comme les plus efficaces avec un rendement compris entre 16 et 24 %.

Est-ce que le rendement diminue pendant la durée de vie d’un panneau solaire ?

Oui, le rendement d’un panneau solaire s’affaiblit au cours des années de l’ordre de 0,5 % par an en moyenne. Les fabricants de panneaux solaires présentent une garantie de rendement linéaire, au minimum égale à 80 % de la puissance initiale après 25 ans de mise en service.

Quels sont les panneaux solaires aux meilleurs rendements ?

Les panneaux solaires photovoltaïques qui présentent les meilleurs rendements sont les modules monocristallins. Au sein de cette famille, on peut notamment citer les technologies PERC et TOPCon.