Tout savoir sur les panneaux solaires

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.

Comment calculer le rendement de vos panneaux solaires ?

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

Le rendement de vos panneaux solaires est 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. Pour le calculer, il faut donc effectuer le calcule suivant : 

Rendement = (quantité d’énergie produite / quantité d’énergie solaire reçue) x 100 

Les meilleurs panneaux solaires du marché affichent des rendements supérieurs à 20 %. Néanmoins, le rendement des panneaux solaires en eux-mêmes concerne seulement la capacité des cellules à convertir l’énergie du soleil en énergie électrique. Or, dans les faits, le soleil ne brille pas toujours de la même manière et la nuit, bien entendu, il ne se montre pas. 

On peut donc considérer le rendement global d’une installation, appelé le productible. 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 extrêmement 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, que nous envoie le soleil. Cette donnée est pondéré par 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 des panneaux solaires 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.

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 pourcentage. 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 solaire 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 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 !  

A noter que, chaque année, les performances d’un module solaires décroissent à cause de l’opacification du verre recouvrant les modules. Les pertes sont de l’ordre de 0,5 à 1 % par an. Au bout de 25 ans, les fabricants garantissent généralement un rendement entre 80 et 90 %. 

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. Des éléments extérieurs au fonctionnement en lui-même des panneaux peuvent venir modifier le rendement de l’installation : le câblage, l’onduleur ou encore les éléments extérieurs.

La 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 ?

Il arrive fréquemment de voir une confusion entre le rendement et la rentabilité des panneaux solaires. Comme nous l'avons vu, 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. 

Le cas de 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 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, via EDF Obligation d’Achat. Le rendement financier de ce type d’installation est le plus intéressant - dans la plupart des cas. Pourquoi ? Parce que l’autoconsommation partielle permet de valoriser l’intégralité de sa production sans avoir besoin de la stocker sur une batterie comme cela est nécessaire dans une maison autonome. En effet, les panneaux solaires peuvent alimenter le logement en électricité en cas de besoin (pourvu que le soleil brille). Si les panneaux solaires produisent plus que nécessaire pour alimenter le logement, l’électricité est revendue à un fournisseur d’électricité, par exemple EDF via l’entité EDF Obligation d’Achat.

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’prix des panneaux solaires par kWc est élevé, 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 tête baissée. 

En route vers le solaire !

Si vous voulez mettre en route votre projet solaire, nos conseillers sont là pour vous aider ! N’hésitez pas à demander un devis solaire, ou de les contacter au 09 71 07 07 40 (appel non surtaxé) du lundi au vendredi de 9h00 à 19h00

Comment augmenter son niveau de rendement ?

Pour améliorer son niveau de rendement financier ou, dit autrement, la rentabilité de son projet, vous pouvez donc jouer sur plusieurs aspects. En premier lieux, vous pouvez améliorer le rendement de l’installation en optimisant les critères que nous avons vu plus haut :

  • choisir ayant le meilleur rapport qualité / prix ;
  • choisir entre des panneaux monocristallins ou polycristallins : les premiers étant plus performants mais moins adaptés aux températures élevées ;
  • déterminer la meilleure orientation / inclinaison possible ; 
  • entretenir ses panneaux solaires. 

En suivant ces conseils, vous optimisez le rendement et donc la rentabilité de votre installation. Il est également directement possible de d’améliorer la rentabilité d’un projet solaire selon le choix de configuration de l’installation.

Quatre choses à retenir :

  • choisissez l’autoconsommation avec vente du surplus si cela est possible pour vous ;
  • 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 des panneaux solaires ;
  • utiliser l’énergie disponible immédiatement en programmant à l’avance vos machines  au moment de vos absences la journée, grâce à la domotique par exemple.

Exemple de calcul du rendement de vos panneaux solaires

Prenons l’exemple d’une installation solaire à Manosque, située dans le département des Alpes-de-Haute-Provence, 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 1 980 kWh/m²/an (source : PVGis). Dans ce cas, on peut déduire en fonction des conditions d’installation que l’irradiation réelle sera de 1 810 kWh/m²/an. L’irradiation permet de connaître la production en fonction du nombre de kWc et de la zone géographique. Dans les Alpes-de-Haute-Provence, la production oscille ainsi autour de 1300 kWh / kWc / 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 solaire qui leur sera envoyée. Pour obtenir le rendement d’un module, les fabricants exposent les cellules à une énergie de 1000 W / m², et à une température de 25°. Dans le cas présent, on considère que le module mesure 1,6 m². On appelle la puissance dégagée par le module lors de cette phase de test, la puissance nominale, qui est d’environ 300 Wc dans notre cas. 

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%. Pour rappel, la performance ratio est ce qui permet de mesurer l’efficacité de l’installation dans son ensemble, en prenant en compte tous les éléments du système (pertes de rendements dues à certains composants - onduleurs, câbles mais aussi de la disposition des panneaux solaires). En intégrant la performance avec les autres éléments décrits plus haut, on peut donc obtenir le niveau de rendement réel de l’installation. 

Calcul du rendement de l’installation photovoltaïque 

En prenant en compte les chiffres ci-dessus, on peut dire que la production annuelle est la suivante :

Nombre de kWc x production / kWc / an = 3 x 1300 = 3 900 kWh

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 faut 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.

Chaque kWh autoconsommé permet de faire des économies 0,1853 € (tarif réglementé EDF) sur sa facture d’électricité. Le surplus non consommé, lui, pour une installation de 3 kWc, est acheté à hauteur de 0,10 € / kWh. A noter que pour calculer la rentabilité sur une période donnée, il faut prévoir l’augmentation du prix de l’électricité, mais également les pertes de rendement liées à l’opacification des panneaux solaires, de l’ordre de 0,5 à 1 % par an. 

À prendre en compte également, la prime à l’investissement, qui fait partie des aides de l’Etat pour l’installation de panneaux solaires. Dans le cas présent, elle est de 380 € / kWc installés soit 1 140 € versés les 5 premières années après la mise en service, ce qui fait 228 € / an pendant 5 ans. Enfin, on déduira les coûts de fonctionnement, les frais administratifs comme le TURPE (25,78 € / an) et les coûts de l’emprunt le cas échéant.

Si on prend comme investissement de départ 8 500 €, 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 18 000 euros de revenus pendant son fonctionnement (sans compter la prime). Au final, tous frais déduits et toutes primes comprises, les gains sont de 10 706 € sur les 25 ans de fonctionnement de l’installation et l’amortissement des panneaux solaires est atteint au bout de 11 ans. Sachez, en prime, 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 !

Année

Coûts

Primes

Economies

Surplus

Total

Cumul

1

-8 549,00€

0,00€

0,00€

0,00€

-8 549,00€

-8 549,00€

2

-25,78€

228,00€

496,35€

76,25€

774,82€

-7 774,18€

3

-25,78€

228,00€

509,44€

75,41€

787,07€

-6 987,11€

4

-25,78€

228,00€

522,88€

74,56€

799,67€

-6 187,44€

5

-25,78€

228,00€

536,68€

73,72€

812,63€

-5 374,81€

6

-25,78€

228,00€

550,85€

72,89€

825,96€

-4 548,84€

7

-25,78€

0,00€

565,40€

72,06€

611,68€

-3 937,17€

8

-25,78€

0,00€

580,31€

71,24€

625,77€

-3 311,39€

9

-25,78€

0,00€

595,60€

70,44€

640,26€

-2 671,13€

10

-25,78€

0,00€

611,30€

69,64€

655,16€

-2 015,97€

11

-25,78€

0,00€

627,41€

68,84€

670,47€

-1 345,50€

12

-25,78€

0,00€

643,95€

68,05€

686,22€

-659,27€

13

-25,78€

0,00€

660,93€

67,26€

702,42€

43,14€

14

-25,78€

0,00€

678,36€

66,48€

719,07€

762,21€

15

-25,78€

0,00€

696,25€

65,70€

736,18€

1 498,39€

16

-25,78€

0,00€

714,62€

64,93€

753,78€

2 252,17€

17

-25,78€

0,00€

733,48€

64,16€

771,86€

3 024,03€

18

-25,78€

0,00€

752,83€

63,39€

790,45€

3 814,48€

19

-25,78€

0,00€

772,69€

62,64€

809,55€

4 624,03€

20

-25,78€

0,00€

793,07€

61,89€

829,18€

5 453,21€

21

-25,78€

0,00€

814,00€

61,14€

849,36€

6 302,57€

22

0,00€

0,00€

835,48€

0,00€

835,48€

7 138,05€

23

0,00€

0,00€

857,53€

0,00€

857,53€

7 995,58€

24

0,00€

0,00€

880,17€

0,00€

880,17€

8 875,75€

25

0,00€

0,00€

903,41€

0,00€

903,41€

9 779,17€

26

0,00€

0,00€

927,27€

0,00€

927,27€

10 706,44€

 

Foire aux questions : le rendement des panneaux solaires

Qu’est-ce que le rendement des panneaux solaires ?

Le rendement de vos panneaux solaires représente la quantité d’énergie solaire transformée en énergie électrique. Aujourd’hui, le rendement des panneaux solaires est aux alentours de 15-20%. Cependant, pour calculer le rendement global de l’installation solaire, il faut prendre en compte trois caractéristiques précises :

  • L’irradiation, qui représente la quantité d’énergie par m2 distribuée par le soleil
  • Le rendement des panneaux solaires
  • Le rendement du système

Comment optimiser le rendement en maximisant l’irradiation des panneaux solaires ?

L’irradiation, c’est tout simplement le rayonnement solaire. Plusieurs critères sont à prendre en compte pour savoir si vos panneaux solaires seront bien exposés :

  • L’orientation et l’inclinaison de votre toiture : la situation idéale est une orientation plein sud avec une inclinaison entre 30-35°
  • L’entretien de vos panneaux solaires : une fois tous les deux à cinq ans
  • La pose des panneaux solaires : faites attention aux ombres et aux obstacles

Comment déterminer le rendement des panneaux solaires ?

Le rendement des panneaux solaires dépend de leur taille et de leur puissance. 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 en silicium monocristallin ont un rendement entre 16 et 24 %, les panneaux en polycristallin ont un rendement de 14 à 18 %.

Comment augmenter le niveau de rendement des panneaux solaires ?

Vous ne pouvez pas vraiment influer sur le rendement de vos panneaux solaires. Néanmoins, vous pouvez faire en sorte que la rentabilité soit la plus optimale possible en connaissant quelques astuces toutes simples :

  • payez votre installation solaire au juste prix, éviter les prix trop attractifs ;
  • consommez l’électricité que vous avez produit au lieu de vendre votre surplus ;
  • utilisez l’énergie disponible immédiatement : programmez à l’avance vos équipements lorsque vous êtes absent la journée pour utiliser l'énergie directement.

Attention toutefois : ne vous précipitez d’emblée sur les panneaux solaires moins chers. Beaucoup d’installateurs frauduleux proposent des prix étonnamment bas pour ensuite arnaquer les clients. 

Quel est le rendement des panneaux solaires thermiques ?

Les panneaux photovoltaïques ne sont pas les seuls à pouvoir produire de l’énergie grâce à l’énergie du soleil. Les panneaux solaires thermiques peuvent en effet produire de l’eau chaude pouvant alimenter un circuit de chauffage ou de l’eau chaude sanitaire. Son rendement peut atteindre les 80 % selon les technologies.

Béatrice

Béatrice

Rédactrice web

Rédactrice 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 !