La compréhension de la production des panneaux solaires est fondamentale. Elle permet d’évaluer leur efficacité et leur potentiel énergétique selon nos besoins quotidiens. Établir une corrélation claire entre la production photovoltaïque et nos besoins énergétiques journaliers est donc une importance cruciale.
Cette corrélation est essentielle pour un avenir énergétique plus durable et rentable. Dans ce post, découvrez les facteurs impactant la production des panneaux solaires, la surface moyenne requise pour répondre à vos besoins ainsi que la production d’énergie associée selon votre localisation.
Production d’énergie solaire par jour
Fonctionnement de la production journalière
L’énergie solaire est une forme d’énergie provenant directement du soleil et pouvant être exploitée pour la production d’électricité. Cette énergie est capturée par le biais de technologies solaires telles que les panneaux photovoltaïques, qui ont la capacité de convertir la lumière solaire en électricité.
Lorsque les photons de la lumière du soleil frappent ces cellules, ils transfèrent leur énergie aux électrons présents dans le matériau semi-conducteur des cellules. Ce transfert d’énergie excite les électrons, les faisant passer d’une couche à une autre dans la cellule, créant ainsi un mouvement d’électrons. Ce flux d’électrons génère un courant électrique.
La production d’énergie photovoltaïque en France varie considérablement tout au long de l’année en raison des variations saisonnières. Ces fluctuations sont particulièrement marquées durant les saisons estivales et hivernales.
Été
Pendant l’été, l’énergie photovoltaïque atteint généralement son pic de production. En effet, les journées sont plus longues et ensoleillées, ce qui se traduit par une augmentation significative de la production photovoltaïque.
Hiver
Pendant l’hiver, la production d’énergie solaire connaît généralement une baisse. Les journées plus courtes et moins ensoleillées réduisent l’exposition aux rayons solaires. Comme représenté sur le schéma ci-dessus, le jour le plus court de l’année correspond au solstice d’hiver. Cette période se caractérise par une réduction de l’ensoleillement, entraînant une diminution de la production photovoltaïque durant cette saison.
Pour illustrer concrètement cette variation saisonnière, voici un exemple de production d’énergie solaire pour un système de 2,4 kW installé à Saint-Cyprien, dans les Pyrénées-Orientales, pendant les mois de juillet et décembre.
Facteurs influençant la production panneau solaire quotidienne
Au-delà des variations saisonnières qui se produisent, d’autres facteurs influencent la production quotidienne des panneaux photovoltaïques.
Ensoleillement
Une exposition directe prolongée au soleil est essentielle pour une production optimale d’énergie solaire. Pour garantir l’efficacité des panneaux photovoltaïques, il est impératif de contrôler les zones d’ombre provoquées par des éléments tels que cheminées ou arbres.
En créant un masque solaire et en évaluant son impact d’ombrage, on identifie les moments de la journée et les saisons où ces ombres sont les plus problématique. Cette analyse permet de concevoir des ajustements si les masques sont important entre 9h00 et 15h00. Nous pouvons faire un repositionnement du système vers le haut, le bas, à l’est ou à l’ouest, afin de minimiser les pertes d’énergie photovoltaïque.
Le triangle noir représente un sapin qui crée de l’ombre sur l’installation photovoltaïque en fin de journée, lorsque le soleil est bas, principalement pendant l’hiver jusqu’au 21 mars et à partir du 23 septembre. Pour atténuer son impact, une solution pourrait consister à mettre les panneaux solaires plus haut.
Angle d’incidence
L’angle auquel les rayons solaires atteignent les panneaux solaires est crucial. Un angle d’incidence optimal, où les rayons solaires frappent directement les panneaux, maximise la production d’énergie.
C’est pourquoi vous avez sûrement déjà entendu parler des trackers solaires. Cependant, en raison de leur coût plus élevé et de leur maintenance plus complexe, les installations photovoltaïques avec un système de montage fixe sont beaucoup plus courantes.
Lorsqu’on décide d’installer le système sur un toit, nous devons souvent nous contenter de l’inclinaison de ce dernier. Cependant, pour les toits plats, les carports ou encore les installations solaires au sol, il est crucial de simuler différentes configurations afin de déterminer l’inclinaison la plus adaptée selon l’emplacement.
Orientation
L’orientation est également un facteur important quant à la productivité d’une installation. Une installation orientée plein sud aura tendance à produire davantage, mais cette production sera concentrée autour du midi solaire.
À l’inverse, une installation orientée ouest/est aura une production totale moins élevée, mais mieux répartie sur toute la journée. Cette répartition peut parfois mieux correspondre aux besoins énergétiques d’une maison ou d’une entreprise.
Conditions météorologiques
Les conditions météorologiques, comme la couverture nuageuse, la pluie ou la neige, influent directement sur la quantité de rayonnement reçue. Le rayonnement solaire se divise en trois types distincts :
- Rayonnement direct, qui varie en fonction de la position du soleil et prédomine lors des journées ensoleillées
- Rayonnement diffus se manifeste principalement lorsque le ciel est couvert.
- Rayonnement réfléchi provient de l’albédo.
Ces types de rayonnement sont exprimés en éclairement (W/m2).
Par exemple :
- un ciel très ensoleillé peut atteindre environ 1000 W/m2, correspondant aux conditions standard de test (STC) indiquées dans les spécifications techniques des panneaux solaires lorsque la température est a 25 °C et un air masse de 1,5.
- un ciel couvert avoisine les 200 W/m2.
Toutefois, il est important de noter que la puissance indiquée sur la fiche technique d’un panneau solaire, par exemple 440 W, correspond à une condition de parfait ensoleillement, soit 1000 W/m2.
Cependant, cette puissance varie en fonction de l’éclairement. Plus l’éclairement augmente, plus le courant I du panneau augmente et donc plus la puissance (P= U x I) augmente. Cette variation de puissance en fonction de l’éclairement est souvent présentée dans les spécifications techniques du panneau.
Température
Il peut sembler paradoxal, mais lorsque la température des cellules du panneau solaire augmente, la tension diminue.
Comme évoqué précédemment, étant donné que la puissance électrique se calcule par P = U x I, toute augmentation de la température entraîne une diminution de la tension, ce qui a pour conséquence une réduction de la puissance produite.
Cette variation de puissance en fonction de la température est généralement spécifiée dans la fiche technique de votre panneau solaire.
Propreté
La saleté, la poussière ou d’autres débris sur la surface des panneaux peuvent diminuer leur efficacité en bloquant la lumière du soleil.
Des panneaux propres permettent une meilleure captation de l’énergie solaire. Pour plus d’information, consulter notre article Nettoyage de panneaux solaires : performance maximale.
Dégradation (cycle de vie)
Au fil du temps, les panneaux solaires peuvent subir une dégradation légère de leurs performances. Cette dégradation, bien que généralement lente, peut influencer la production énergétique sur le long terme. Vous aurez accès à cette donnée également sur la fiche technique de votre panneau solaire.
Pour une simulation et étude
sans engagement :
Évaluation de la production panneau solaire selon la surface
Il est souvent difficile d’estimer la surface nécessaire en panneaux photovoltaïques pour répondre précisément à vos besoins énergétiques spécifiques.
Dans ce paragraphe, nous allons aborder ce sujet de manière plus précise.
Définition du rendement
Dans la fiche technique de votre panneau photovoltaïque, vous trouverez le rendement de celui-ci. Il est important de noter que cette donnée peut varier selon les marques et les modèles.
Par exemple, pour un même modèle, le rendement peut varier en fonction de la puissance choisie. En réalité, le rendement indiqué est une mesure de la performance relative à la surface du module. Elle dépendant de :
- la puissance du panneau (415 W, 420 W, etc.),
- l’éclairement (selon les conditions standard de test avec un éclairement de 1000 W/m2),
- la surface du module (Smodule)
Prenons un exemple : un panneau de 440 W, avec une surface de 1134 x 1762 mm et un éclairement de 1000 W/m2. Le calcul du rendement se fait comme suit :
n = Pc / (E x Smodule) = 440 / (1 000 * 1,134 * 1,762) = 0,22, soit un rendement de 22%.
Les informations utilisées pour ce calcul sont disponibles dans l’extrait de la fiche technique du produit ci-dessous.
Définition de la production panneau solaire par m²
Pour avoir une estimation approximative de la surface requise pour votre installation photovoltaïque, vous devez tout d’abord analyser vos besoin énergétique par an (kWh/an).
Une fois vos besoins analysés, par exemple 5 000 kWh/an, plusieurs paramètres sont nécessaires :
- Surface de votre panneau (par exemple 1134×1762 mm, soit1,998 m²),
- Production correspondant à votre localisation (par exemple, à Saint-Cyprien, une production optimale (30° au sud) est d’environ 1440 kWh/kWc ). Pour connaitre votre production cliquez ici et sélectionner année entière.
En utilisant la formule :
Production estimé (kWh/an) / Production ( kWh/kWc)
vous obtenez donc un besoin de 5 000 / (1440) = 3,47 kWc, dans des conditions optimales.
Pour déterminer la surface nécessaire, vous aurez besoin de la puissance de vos panneaux (dans notre exemple 440 W). Ainsi, pour connaître le nombre de panneaux nécessaires, faites :
Puissance système / Puissance panneau
soit 3 470/440 = 7,88 panneaux, arrondi à 8 panneaux. Ensuite, multipliez la surface d’un panneau par le nombre de panneaux requis.
Dans notre exemple, nous aurions besoin d’une surface totale de 1,99 m² * 8 = 16 m².
Surface moyenne et production panneau solaire selon la puissance du système
Afin de vous faire gagner du temps, voici une estimation des surfaces nécessaires pour des systèmes photovoltaïques en fonction de leur puissance et de leur production d’énergie estimée pour Saint-Cyprien (66).
Nous supposerons une orientation plein sud, une inclinaison à 30° et un panneau de 435W ayant une dimension de 1134 x 1762 mm.
Pour une simulation et étude
sans engagement :
Conclusion
La production d’énergie des panneaux solaires est influencée par divers facteurs tels que les conditions météorologique, la surface, la puissance, et la localisation géographique. Comprendre ces éléments est crucial pour estimer efficacement la performance attendue de votre installation photovoltaïque.
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