Comment calculer le rendement de vos panneaux solaires ?

Comment calculer le rendement d’une installation de panneaux solaires photovoltaïques ?

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.

Toutefois, le rendement de votre installation solaire varie selon plusieurs critères, ce qui le rend parfois compliqué à calculer. Voyons ensemble, étape par étape, comment estimer le rendement d’une installation de panneaux solaires.

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

Le rendement cellulaire de vos panneaux solaires indique 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 par les cellules photovoltaïques.

Pour calculer le rendement de votre kit de panneaux solaires, appliquez la formule suivante :

Rendement cellulaire = Quantité d'énergie produite / Quantité d'énergie solaire reçue * 100

Celui-ci vous permet de déterminer la production d’énergie électrique annuelle.

Néanmoins, ce pourcentage du 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.

Avec toutes ces informations, on peut désormais considérer le rendement global d’une installation, appelé le productible. Il doit en effet prendre en compte trois composants bien spécifiques pour être calculé :

1. l’ irradiation ;
2. le rendement des panneaux solaires ;
3. le rendement du système.

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

De quels facteurs dépend le rendement d’un panneau solaire ?

Irradiation, rendement surfacique et rendement du système, découvrez plus en détail l’ensemble des facteurs qui déterminent le rendement global de vos panneaux solaires.

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 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 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 l’orientation optimale, néanmoins d’ autres orientations sont tout à fait possibles et bénéficient d’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 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 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 ses panneaux solaires ! Même si les panneaux solaires ont été pensés pour s’auto-nettoyer grâce 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, etc.) ;
• ou animales (déjections animales).

L’accumulation de ces différentes saletés sur vos panneaux photovoltaïques tend à diminuer votre rendement au fil du temps. 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.

L’ensemble de ces éléments vous exposent à une baisse du rendement de vos panneaux photovoltaïques, causée par des masques plus ou moins proches. Il vous faut alors (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. La puissance surfacique d’un panneau solaire

Le calcul de la puissance surfacique d’un panneau solaire donne une indication sur les performances d’un panneau solaire en fonction de sa surface, le tout comparé à la valeur moyenne d'ensoleillement sur terre. En effet, l’estimation du rendement de chaque panneau solaire est calculée dans les mêmes conditions, appelées STC (conditions standards de test).

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, exprimé en pourcentage :

Rendement surfacique = Puissance générée du panneau / (Surface du panneau*1000)

Prenons l’exemple du panneau DualSun Flash Single 375 Wc d’une surface de 1646*1140 (soit 1,8 m²). Le panneau offre un rendement surfacique de 20,8 % soit 375/(1,8*1000).

Ce rendement est indicatif. Il est de fait corrélé à l’irradiation et à la surface du système. N’hésitez pas à demander l’avis d’un installateur solaire.

Celui-ci peut vous être communiqué par votre installateur solaire par exemple. Le pourcentage donné vous indiquera le meilleur rendement que pourra atteindre votre panneau solaire dans des conditions optimales.

Selon le type de panneau solaire, le rendement surfacique sera différent :

• 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 polycristallin, le rendement est de 14 à 18 %.

À noter que, chaque année, les performances d’un module photovoltaïque décroissent à cause de l’ opacification du verre recouvrant ce dernier. 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 entre 80 et 90 % de la puissance initiale (garantie de rendement linéaire).

3. 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, comme le câblage ou encore l’ onduleur.

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 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.

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.

Rentabilité panneaux solaires : 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 (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. 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 ;
2. vous consommez, la plupart du temps, une électricité “gratuite” issue de vos panneaux solaires. Vous réalisez donc d’importantes économies en ne prenant 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.

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 :

• plus le prix des panneaux solaires par kWc est élevé, moins le rendement financier est important ;
• 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.

Comment augmenter son niveau de rendement ?

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

En premier lieu, vous pouvez améliorer le rendement de l’installation en optimisant les critères que nous avons vus plus haut. Pour rappel :

• choisir une installation présentant le meilleur rapport qualité/prix ;
• choisir des panneaux performants (aujourd’hui les modèles monocristallins sont majoritaires sur le marché) ;
• déterminer la meilleure orientation ainsi que la meilleure inclinaison possible ;
• entretenir les panneaux solaires.

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

Dans tous les cas, n’hésitez pas à faire appel à un professionnel pour définir vos besoins en fonction de vos consommations moyennes, de la surface de votre logement (100 m², 150 m² ou 200 m²) et de votre budget.

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 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 grâce aux différentes composantes évoquées plus haut. Notre installation a :

• une toiture sans ombrage ;
• une orientation sud-est ;
• et une inclinaison de 20°.

Irradiation et capacité de production

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 indiquées ci-dessus 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 1 300 kWh/ kWc/an.

Puissance des 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.

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 :

0,185 * 1,6 * 1000 = 296 Wc

En effet, on a bien 296 Wc ≈ 300 Wc. Avec 10 panneaux, on arrivera à une installation de 3 kWc dans les meilleures conditions.

Le système

Le système génère 15 % de pertes par effet Joule entre autres. Nous avons donc une performance ratio de 85 %.

En intégrant la performance avec les autres éléments décrits plus haut, il est possible d’obtenir le niveau de rendement réel de l’installation.

Autoconsommation avec vente du surplus : aides et coûts

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

Nombre de kWc * (Production/Wc/an) = 3 * 1 300 = 3 900 kWh

Cela signifie qu’à Manosque, dans les Alpes-de-Haute-Provence, ce foyer peut produire environ 3 900 kWh grâce à l’installation de 3 kWc en toiture.

Dans la suite du calcul, deux cas de figure se présentent à nous :

• le foyer choisi 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 ;
• le foyer choisi 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.

Dans notre exemple, notre famille a fait le choix de se tourner vers l’autoconsommation avec vente du surplus.

Autoconsommation avec vente du surplus : tarifs de rachat

Chaque kWh autoconsommé permet de faire des économies sur sa facture d’électricité (0,1841 €, c’est le tarif réglementé heures pleines EDF en décembre 2022).

Le surplus non consommé, pour une installation de 3 kWc, était acheté à hauteur de 0,10 €/kWh (arrêté tarifaire du 28 juillet 2022) et non soumis à l'indexation.

Depuis l'arrêté du 8 février 2023, les tarifs d'achat appliqués aux installations ayant choisi l'autoconsommation avec vente du surplus sont désormais recalculés chaque trimestre, selon un coefficient K_n intégrant, entre autres, l'inflation. Il s'élève à 0,1339 €/kWh (1er mai 2023 au 31 juillet 2023).

À 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.

Autoconsommation avec vente du surplus : prime à l’investissement

En installant des panneaux solaires et en faisant choix de se tourner vers l’autoconsommation avec revente du surplus, l’installation est également éligible à la prime à l’investissement, qui fait partie des aides de l’ État pour l’ installation de panneaux solaires.

Selon le trimestre tarifaire en cours, elle varie. Actuellement, du 1er mai 2023 au 31 juillet 2023, la prime à l'investissement s'élève à 510 €/kWc installé pour les installations inférieures ou égales à 3 kWc, soit un total 1 530 €.

Autoconsommation avec vente du surplus : coûts additionnels

Enfin, on déduira les coûts de fonctionnement, les frais administratifs comme le TURPE (22,92 € HT/an) et les coûts de l’emprunt le cas échéant.

Rendement d’une installation de panneaux solaires : estimation du retour sur investissement

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 17 000 € de revenus pendant son fonctionnement (sans compter la prime).

Au final, tous frais déduits et toutes primes comprises :

• les gains sont de 10 888 € sur les 25 ans de fonctionnement de l’installation ;
• et l’amortissement des panneaux solaires est atteint au bout de 12 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 !

Retrouvez plus en détail, année par année, l’ estimation du retour sur investissement* pour l’ installation de 3 kWc de notre famille de Manosque.

Estimation réalisée en décembre 2022 selon les aides et tarifs en vigueur

Dans cette configuration, on observe que le retour sur investissement peut être atteint dès la 12 ^e année de mise en service.

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.).

Vous souhaitez en savoir plus sur la faisabilité de votre projet ? Contactez nos experts solaire et réalisez une étude personnalisée à distance. Levez le voile sur la rentabilité de votre projet en composant le 09 71 07 07 40 (service et appel gratuits).

FAQ : Vos questions sur le rendement des panneaux solaires

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

Le rendement des cellules d’un panneau solaire représente la quantité d’énergie solaire transformée en énergie électrique. Aujourd’hui, le rendement des panneaux solaires est aux alentours de 15 à 20 %.

Cependant, pour calculer le rendement global de l’installation solaire, il faut prendre en compte trois caractéristiques précises :

1. l’ irradiation, qui représente la quantité d’énergie par m² distribuée par le soleil ;
2. la puissance surfacique des panneaux solaires ;
3. 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 : un léger nettoyage est recommandé au minimum une fois par an, voire tous les deux ans ;
• la pose des panneaux solaires : prêtez 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 solaires monocristallins sont considérés comme les plus efficaces avec un rendement compris entre 16 à 24 %. En revanche, les panneaux solaires amorphes ou polycristallins ont des rendements plus faibles, respectivement de 5 à 7 % et 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 directement l'énergie solaire.

Attention toutefois : ne vous précipitez pas d’emblée sur les panneaux solaires les 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.

Leur rendement peut atteindre les 80 % selon les technologies.