Comment calculer le rendement de vos panneaux solaires ?

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. Le rendement varie selon plusieurs critères et cela peut parfois être compliqué à calculer. Ne vous inquiétez pas, nous vous …

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

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. Le rendement varie selon plusieurs critères et cela peut parfois être compliqué à calculer. Ne vous inquiétez pas, nous vous donnons plusieurs pistes qui vous expliqueront ce qui compose le rendement d’un panneau solaire, comment il est calculé et comment vous pouvez l’optimiser.

Calculez le rendement de vos panneaux solaires

Qu’est-ce que le rendement de vos panneaux solaires ?

Le rendement, d’un point de vue scientifique, est la puissance maximale divisée par l’irradiation multipliée par la surface. Pour les panneaux solaires, le rendement constitue le rapport entre la quantité d’énergie électrique entrante et sortante d’un système. Il s’agit de la quantité d’énergie solaire transformée en énergie électrique. Plus précisément, le rendement d’un panneau est la quantité d’énergie produite sur celle reçue.

Néanmoins, le rendement global, appelé le productible d’un panneau solaire ne peut se calculer sur le seul panneau solaire. Il doit en effet prendre en compte trois composantes bien spécifiques pour être calculé :

  • L’irradiation

  • Le rendement des panneaux solaires

  • Le rendement du système

Puisque ces éléments sont extrêmements liés, il est important de revenir sur leur rôle à chacun.

L’irradiation

L’irradiation, ou rayonnement solaire, est la quantité d'énergie par m2 distribuée par le soleil. Cette donnée dépend de la manière dont est installé votre panneau solaire et de la météo. Nous vous détaillons ces éléments ci-dessous.

L’orientation de votre maison

On peut avoir tendance à penser que si notre maison n’est pas située plein Sud, elle ne pourra pas avoir de bon rendement. C’est faux ! Il est vrai que l’orientation plein Sud reste l’orientation optimale, néanmoins d’autres orientations sont tout à fait possibles et bénéficient d’une production tout à fait correcte. Ainsi, si vous êtes orienté Sud-Est, Sud-Ouest, Est ou Ouest vous pouvez très certainement avoir un bon rendement. (lien article orientation)

L’inclinaison de votre toiture

L’orientation et l’inclinaison de votre toiture 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 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. (lien article inclinaison)

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 la situation de votre maison. Sachez néanmoins que le niveau d’ensoleillement de votre logement ne signifie pas le 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 où il existe un microclimat. Il vous faut donc être vigilant à ce genre de détail. Il modifiera parfois beaucoup votre production!

La propreté de vos panneaux solaires

On n’y pense pas nécessairement mais il faut entretenir régulièrement vos panneaux solaires ! Notre recommandation est de nettoyer vos panneaux photovoltaïques une fois tous les deux ans ou tous les cinq ans maximum. Portez une attention particulière à la propreté de vos panneaux solaires si vous êtes exposés à des pollutions humaines (provenant par exemple d’une usine), végétales (d’arbres résineux par exemple) ou animales (déjections animales). La propreté de vos panneaux photovoltaïques peuvent faire baisser votre rendement. On estime par exemple que des panneaux solaires régulièrement 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. Anticipez des contraintes naturelles (des arbres envahissants, une chaîne de montagnes) et matériels (la construction de nouvelles habitations ou immeubles). Ces éléments peuvent gêner l’exposition au soleil et ainsi faire baisser votre rendement.

Le rendement des panneaux solaires

Le rendement des panneaux solaires dépend de la taille de ces derniers et de leur puissance. Le ratio de ces deux éléments donne un rendement des panneaux solaires exprimé en pourcentages. Ce rendement est indicatif. Il est de fait corrélé à l’irradiation et au rendement du système. Ce rendement peut vous être donné par votre installateur par exemple. Le pourcentage donné sera le meilleur rendement dans des conditions optimales. Par ailleurs, la limite théorique du rendement d’un panneau solaire est de 31%. Récemment, la société Insolight a créé un panneau dont le rendement est de 29%. Cependant, il s’agit là de prototypes chers faits avec du matériel hautement technique, habituellement réservé aux missions spatiales.

Selon le type de panneau solaire, le rendement va être différent. Ainsi, avec un panneau solaire au silicium amorphe, dans une configuration avec un ensoleillement relativement faible ou diffus, on obtient un rendement de 5 à 7%. Avec un panneau solaire au silicium monocristallin on aura un rendement de 16 à 24%. Enfin, avec un panneau solaire au polycristallin, le rendement est de 14 à 18%. Si vous êtes un peu perdu, consultez notre article sur les différents types de siliciums monocristallins et polycristallins pour devenir un vrai pro des panneaux solaires !

Le rendement du système

Dernière composante à prendre en compte lorsque l’on parle de rendement d’une installation photovoltaïque, c’est le rendement du système. Tout ce qui va générer des pertes selon les différents éléments du système : le câblage, l’onduleur et les différentes technologies du panneau solaire.

Le Performance Ratio

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 va varier de 75% jusqu’à 90%, en fonction de la qualité de l’onduleur et autres éléments du système et de la température.

La température

Passé une certaine température, les panneaux solaires peuvent plus ou moins bien réagir. Généralement les cellules photovoltaïques exposées à des hautes températures vont perdre une certaine quantité d’énergie en fin de compte. Les panneaux solaires sont conçus pour résister à de fortes chaleurs, s’ils ne se dégraderont pas, cela aura néanmoins un impact sur le rendement.

Comment améliorer le rendement financier de vos panneaux photovoltaïques ?

Le cas de l’autoconsommation

Lorsque vous installez des panneaux solaires chez vous, vous avez la possibilité d'utiliser la totalité de l’énergie pour votre propre consommation, d’en utiliser une partie et de vendre le surplus ou de vendre la totalité de votre production. Les questions que vous devez certainement vous poser avant de choisir quel modèle d’autoconsommation vous convient est le montant de vos économies sur votre facture d’électricité et ce que vous pouvez gagner dans la vente de votre énergie. Vous devez mettre ces informations en parallèle de votre investissement de départ afin de voir si cela est intéressant. Plusieurs éléments peuvent vous aider à y voir plus clair, tout d’abord plus l’investissement est grand, moins le rendement financier est important. Enfin, plus il y a une hausse du prix de l’électricité, plus le rendement financier est important. Vous l’aurez compris, il est préférable de privilégier une installation économique de qualité et au moment opportun plutôt que de se lancer dans des travaux herculéens !

Comment augmenter son niveau de rendement ?

Pour améliorer son niveau de rendement, si vous avez bien suivi notre explication sur le rendement des panneaux solaires, vous savez que l’on ne peut influer sur nos panneaux en brut (Panneaux solaires, système et irradiation) mais vous pouvez cependant être malin et mettre toutes les chances de votre côté pour un rendement optimal !

Quatre choses à retenir :

  • Payer l’installation de vos panneaux solaires au juste prix

  • Baisser votre facture d’électricité en consommant votre propre énergie est plus économique que de revendre votre surplus

  • Cibler au plus près votre consommation afin d’être au plus près de la courbe de production

  • Utiliser l’énergie disponible immédiatement. Par exemple programmez à l’avance vos machines au moment de vos absences la journée

Exemple de rendement de vos panneaux solaires

Prenons l’exemple d’une installation solaire à Manosque et calculons son rendement financier avec les différentes composantes évoquées plus haut. Notre installation a une toiture sans ombrage orientée sud-est et une inclinaison de 20°.

  • L’irradiation

L’irradiation dans des conditions optimales à cet endroit est de 1980 kWh/m²/an (source : PVGis). Dans ce cas, on peut déduire en fonction des conditions d’installations que l’irradiation réelle sera de 1810 kWh/m²/an.

  • Les panneaux solaires

Les panneaux utilisés ont un rendement d’environ 18,5%. C’est à dire qu’ils transmettent au système 18,5% de l’énergie qui leur sera envoyée. Pour obtenir ce chiffre, on a regardé quelle quantité d’électricité sortait du panneau dans des conditions standards de test. On envoie sur le panneau 1000 W / m² à une température de 25° pour une taille d’environ 1,6 m². La puissance dégagée est la puissance nominale, dans ce cas là 300 Wc. En effet, on a bien : 0,185 * 1,6 * 1000 = 296 Wc ≈ 300Wc. Avec 10 panneaux, on arrivera à une installation de 3 kWc.

  • Le système

Le système génère 15% de pertes par effet Joule entre autres. Nous avons donc un performance ratio de 85%. On peut donc ainsi calculer : Irradiation x nombre de Kwc x performance ratio = production annuelle réelle. 1810 x 3 x 0,85 = 4616 kWh/an. Pour le cas de la vente de l’électricité en totalité, il suffit de multiplier cette quantité d’électricité par le tarif d’achat du kWh pour obtenir le revenu annuel qu’on pourra espérer tirer de l’installation.

Pour le cas de l’autoconsommation avec vente du surplus, il faudra déterminer, (en fonction d’un profil de consommation et des courbes de production) le taux d’autoconsommation, c’est-à-dire la part d’énergie autoconsommée sur la totalité de la production. Nous tablerons sur 80% dans ce cas. On a donc : 80% x 4616 = 3693 kWh autoconsommés, donc économisés sur la facture. 20% x 4616 = 923 kWh vendus sur le réseau.

Chaque kWh payé du réseau coûte 0,1452€ (tarif réglementé EDF). Le surplus pour une installation de cette taille est acheté à raison de 0,1 €/kWh. On a donc : 3693 x 0,1452 + 923 x 0,1 = 628,52 € de revenus pour cette année. Pour les calculs de rentabilité d’installation photovoltaïque, il faudra prendre en compte une augmentation du prix de l’électricité.

À prendre en compte également, la prime à l’investissement. Dans le cas présent, elle est de 400 €/kWc installés soit 1 200 € versés les 5 premières années après la mise en service, soit 240 €/an pendant 5 ans. Enfin, on déduira les coûts de fonctionnement, les frais administratifs comme le TURPE (19,87 €/an) et les coûts de l’emprunt le cas échéant.

Si on prend comme investissement de départ 8 000 €, il est possible de calculer les gains finaux et le Taux de Rendement Interne de l’installation, soit le taux équivalent d’un point de vue financier pour le placement d’une même somme.

Dans ce cas présent, il atteint 9%. L’installation génère plus de 20 000 € de revenus pendant son fonctionnement (sans compter la prime). Au final, tous frais déduits et toutes primes comprises, les gains sont de 12.890€ sur les 25 ans de fonctionnement de l’installation et le retour sur investissement est atteint au bout de 11 ans.

Année Coûts Primes Economies Surplus Total Cumul
0 -8 000,00 € 0,00€ 0,00€ 0,00€ -8 000,00 € -8 000,00 €
1 -19,87€ 240,00€ 526,76€ 98,82€ 845,71€ -7 154,29 €
2 -19,87€ 240,00€ 540,76€ 97,72€ 858,60€ -6 295,69 €
3 -19,87€ 240,00€ 555,09€ 96,65€ 871,87€ -5 423,82 €
4 -19,87€ 240,00€ 569,80€ 95,59€ 885,52€ -4 538,31 €
5 -19,87€ 240,00€ 584,85€ 94,56€ 899,55€ -3 638,76 €
6 -19,87€ 0,00€ 600,30€ 93,55€ 673,98€ -2 964,78 €
7 -19,87€ 0,00€ 616,10€ 92,57€ 688,80€ -2 275,98 €
8 -19,87€ 0,00€ 632,24€ 91,64€ 704,01€ -1 571,97 €
9 -19,87€ 0,00€ 648,79€ 90,73€ 719,65€ -852,32€
10 -19,87€ 0,00€ 665,77€ 89,82€ 735,72€ -116,60€
11 -19,87€ 0,00€ 683,20€ 88,92€ 752,25€ 635,65€
12 -19,87€ 0,00€ 701,09€ 88,02€ 769,24€ 1 404,88 €
13 -19,87€ 0,00€ 719,45€ 87,13€ 786,70€ 2 191,59 €
14 -19,87€ 0,00€ 738,29€ 86,24€ 804,66€ 2 996,25 €
15 -19,87€ 0,00€ 757,63€ 85,36€ 823,12€ 3 819,37 €
16 -19,87€ 0,00€ 777,48€ 84,48€ 842,09€ 4 661,46 €
17 -19,87€ 0,00€ 797,86€ 83,60€ 861,59€ 5 523,05 €
18 -19,87€ 0,00€ 818,77€ 82,73€ 881,63€ 6 404,68 €
19 -19,87€ 0,00€ 840,24€ 81,86€ 902,23€ 7 306,91 €
20 -19,87€ 0,00€ 862,23€ 81,02€ 923,38€ 8 230,29 €
21 0,00€ 0,00€ 884,76€ 0,00€ 884,76€ 9 115,06 €
22 0,00€ 0,00€ 907,89€ 0,00€ 907,89€ 10 022,95 €
23 0,00€ 0,00€ 931,62€ 0,00€ 931,62€ 10 954,57 €
24 0,00€ 0,00€ 955,98€ 0,00€ 955,98€ 11 910,55 €
25 0,00€ 0,00€ 980,98€ 0,00€ 980,98€ 12 891,54 €
TOTAL -8 397,40 € 1 200,00 € 18 297,94 € 1 791,00 € 12 891,54 €  

Si vous voulez mettre en route votre projet solaire, nos conseillers sont là pour vous aider ! N’hésitez pas à demander un devis, ou de les contacter au 09 75 18 60 60, vous pouvez joindre à ce numéro du lundi au vendredi de 8h30 à 20h et le samedi de 9h30 à 18h, votre appel ne sera pas surtaxé.

Béatrice

Béatrice

Communication et édito

Chargée de la communication et de l’edito chez Hello Watt, Béatrice est une ancienne journaliste. Elle aborde les sujets autour de l’énergie solaire et est très concernée par les sujets environnementaux. Elle souhaite partager des articles généraux et plus spécifiques autour de l’énergie solaire afin de briser quelques idées reçues !