Rendement panneau solaire : Calcul et Explications (2024)

Le photovoltaïque est un investissement intéressant et surtout sur le long terme. En effet, le prix de l’énergie étant en constante augmentation, une installation photovoltaïque vous permettra de renforcer votre indépendance énergétique (moindre dépendance à l’énergie soutirée au réseau électrique)

Si vous décidez d’installer des panneaux solaires, l’une des questions les plus importantes est celle de leur rendement. Plus ce rendement est élevé, plus vous pourrez récupérer votre investissement rapidement. 

Il est donc important de calculer le rendement d'un panneau solaire en amont de toute installation. Il se calcule à partir de la formule suivante :
Rendement panneau solaire (%) = (Puissance électrique produite / Puissance solaire reçue) × 100

Si vous connaissez la surface et la puissance du panneau (en kWc), vous pouvez également utiliser :
Rendement panneau solaire (%) = Puissance en kWc / (Superficie en m² × 1 000)

Production et rendement d'un panneau solaire de 400 Wc

Prenons l’exemple d’un panneau solaire d’une puissance de 400 Wc.

Vous souhaitez connaître le nombre de panneaux solaires à installer par exemple sur la toiture de votre bâtiment afin d’obtenir une production annuelle de 52 000 kWh d’électricité (soit la quantité d’énergie nécessaire pour faire fonctionner pendant un an deux ascenseurs dans un bâtiments de 6 étages)

La formule : Production annuelle en kWh / Puissance installée en Wc = nombre de panneaux nécessaires
Le calcul : 52 000 kWh / 400 Wc = 130

Vous avez donc besoin de 130 panneaux solaires afin d’obtenir une production annuelle moyenne de 52 000 kWh.

La surface moyenne d’un panneau solaire étant de 1.7 m², la surface totale de l’installation représente environ 130 panneaux x 1,7m² = 221 m² sur votre toiture

Vous pouvez également calculer le rendement des panneaux solaires :
La formule : Puissance installée en Wc / (Superficie en m² × 1 000) = Rendement panneau solaire (%)
Le calcul : 400 Wc / (1,7 m² x 1 000) = 24 %

Le panneau solaire de 400 Wc dispose donc d’un rendement surfacique de 24 %.

Imaginons maintenant que vous souhaitez la même installation solaire mais pour ne faire fonctionner qu’un seul des deux ascenseurs. Vous aurez besoin d’une production annuelle de 26 000 kWh d’électricité.

La formule : Puissance installée en Wc = Production annuelle en kWh / nombre de panneaux nécessaires
Le calcul : 26 000 kWc / 130 panneaux = 200 Wc

La puissance installée de vos panneaux solaires devra être de 200 Wc. Le rendement sera alors inférieur :
200 Wc / (1,7 m² x 1 000) = 12 %

Prenons maintenant un panneau monocristallin mesurant lui aussi 1,7 m² mais d’une puissance de 400 Wc, toujours pour faire fonctionner un seul ascenseur (production annuelle de 26 000 kWh d’électricité)

La formule : Production annuelle en kWh / Puissance installée en Wc = nombre de panneaux nécessaires
Le calcul : 26 000 kWh / 400 Wc = 65 panneaux

Pour obtenir une installation de 26 000 kWh, il vous faudra alors 65 panneaux solaires, soit environ 111 m² de surface en toiture. Le rendement est de nouveau de 24%

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Alors, que faut-il en retenir ?

• Une installation de 26 000 kWh composée de panneaux de 200 Wc produit autant d’électricité qu’une installation composée de panneaux de 400 Wc
• La puissance d’une installation dépend uniquement du nombre de panneaux qu’il faudra installer pour atteindre une puissance d’installation souhaitée.

Voici quelques conseils pratiques :

• Nettoyage régulier : Assurez-vous que les panneaux sont propres pour éviter une perte de rendement (jusqu'à 15 %).
• Éviter les ombrages : Taillez les branches ou déplacez les obstacles qui projettent de l'ombre.
• Structure adaptée : Privilégiez une installation surélevée ou inclinée pour éviter la surchauffe en été.
• Optimisez l’inclinaison : Un angle de 30 à 35° est idéal en France.

Obtenir le meilleur rendement possible pour sa centrale est aujourd'hui primordial pour la performance énergétique des industriels 

Votre niveau d’ensoleillement

Il s’agit d’un élément central pour optimiser le rendement d’une installation solaire. Car plus elle bénéficie d’un ensoleillement prolongé, meilleure sera son rendement.

La France dispose d’un niveau d’ensoleillement très élevé par rapport à ses voisins européens. Ainsi, un projet d’installation solaire en France est sûr d’obtenir un très bon rendement. Il existe cependant des disparités de niveau d’ensoleillement entre le Nord et le Sud. Par exemple en région Provence-Alpes-Côte d'Azur, une installation solaire bénéficiera d’une production de 1200 à 1400 kWh par kWc, contre 800 kWh par kWc dans les régions du nord

Installer des panneaux solaires sur son site industriel n’est donc pas uniquement réservé aux entreprises du Sud de la France.

Les effets de microclimats

Il est important de tenir compte des effets de microclimats dans le rendement de votre installation.

Mais qu’est-ce que le microclimat ? Un microclimat désigne un type de climat particulier, limité à un petit endroit au sein d'une zone géographique plus grande.

Par exemple, le Golfe de Fréjus est l’un des endroits où il pleut le moins et où les nuages se font rares, par rapport au reste de la région. Ce phénomène s’explique par le fait que le golfe est protégé par les massifs de l’Esterel et des Maures, et rarement atteint par le Mistral,

Ce microclimat a donc des effets favorable sur le rendement des installations solaires dans cette zone.

Les microclimats les plus connus en France sont :

• Le bassin d’Arcachon
• Le golfe du Morbihan
• La Rochelle
• Le golfe de Fréjus
• La côte vendéenne
• Toulouse
• Ajaccio, en Corse…

Si votre projet se situe dans ces zones, vous détiendrez probablement des capacités de production différentes que celles attitrées à votre région.

L’orientation des panneaux solaires

Le rendement de votre installation dépend aussi de l’orientation de vos modules. En France, l’orientation plein Sud est idéale car elle permet de capter le plus de luminosité tout au long de l’année. Si votre situation ne vous permet pas une orientation plein Sud, des panneaux installés vers le Sud-Est ou le Sud-Ouest peuvent tout à fait convenir. Vous produirez un peu moins d’électricité mais votre installation solaire sera rentable ! Comme pour tous les éléments relatifs à l’emplacement de votre installation, l’idée est de se rapprocher le plus possible des conditions idéales pour favoriser le rendement de votre dispositif.

Les orientations Nord, Nord-Ouest et Nord-Est ne sont cependant pas à retenir : la production sera en effet trop faible pour qu’une installation soit rentable.

L’inclinaison des panneaux solaires

L'inclinaison des panneaux photovoltaïques correspond à l'angle formé par rapport à l'horizon. Idéalement, pour optimiser la production d'énergie, l'inclinaison des panneaux devrait s'ajuster en fonction de la position du soleil tout au long de la journée. En France, on estime généralement que l'angle optimal se situe entre 30° et 35°, en lissant l'inclinaison selon les saisons (60° en hiver, 40° au printemps, 20° en été).

Cependant, dans la réalité, c'est souvent la pente du toit qui détermine l'inclinaison des panneaux solaires :

• Sur un toit-terrasse, l'angle d'inclinaison préconisé est de 10°
• Sur des toits très pentus (atteignant plus de 45°), le panneau photovoltaïque peut être envisagé, même si son rendement sera moins bon 

Il est également possible d'installer des centrales en ombrières de parking, ou au sol. Ces centrales au sol sont intéressantes, car il est possible de faire évoluer leur inclinaison grâce à une structure adaptée. 

Les ombrages

La présence d'ombrages partiels ou totaux sur les panneaux solaires peut fortement réduire leur production d'énergie. En effet, Les cellules photovoltaïques étant connectées en série, une cellule ombragée peut entraîner une baisse de performance de l'ensemble du panneau. Si vous utilisez un onduleur central unique pour une installation de panneaux en série, une ombre sur une seule cellule affectera l'ensemble de la production. Plusieurs solutions peuvent cependant permettre d'éviter les problèmes liés à l'ombrage :

• Le micro-onduleur : en utilisant plusieurs micro-onduleurs plutôt qu'un onduleur central, les cellules exposées au soleil continuent de produire quand une ombre partielle vient impacter l'installation
• Les diodes by-pass : qui permettent de court-circuiter une série de cellules si une ombre apparaît sur l'une d'entre elles, tout en laissant les autres séries fonctionner
• Le positionnement des panneaux : en prenant en compte les sources d'ombres potentielles pouvant affecter l'installation : branches d'arbres, cheminées, antennes...

L’influence de la température 

Contrairement à ce que l'on pourrait penser, les panneaux solaires sont plus efficaces par temps froid, car ils produisent plus de tension à basse température, ce qui augmente la production d'électricité.

Cependant, les nuages sont susceptibles de réduire l'efficacité de 10 à 45 %, en fonction de l'épaisseur des nuages. En général, par temps nuageux, les panneaux produisent environ 10 à 30 % de l'énergie qu'ils généreraient par temps ensoleillé.

La propreté de vos panneaux solaires

Un entretien régulier des panneaux solaires est essentiel pour garantir leur efficacité. La saleté, les feuilles mortes ou encore la poussière, peuvent obstruer les cellules photovoltaïques et réduire la production d'électricité jusqu'à 15 %. Cela entraîne une hausse des coûts énergétiques et diminue la rentabilité de l'installation.

Différents environnements, comme les villes, les zones côtières, les montagnes et les campagnes, peuvent affecter la propreté des panneaux. Un nettoyage adéquat est donc nécessaire pour maximiser leur performance. Cela s'applique également à d'autres systèmes comme la climatisation.

Il est recommandé de nettoyer ses panneaux une fois par an. Cependant, dans le cas de régions venteuses ou proches de carrières, une vérification mensuelle ou trimestrielle peut être utile. 

Évolution du rendement dans le temps

La durée de vie d'une installation photovoltaïque est estimée à 20 ans pour les plus conservateurs, et entre 30 et 40 ans pour la plupart des constructeurs. La durée de vie de l'onduleur est quant à elle de 10 ans.   

Investir dans des panneaux solaires est une démarche pertinente pour réduire sa dépendance énergétique, qu’il s’agisse d’une installation en autoconsommation ou destinée à la vente de surplus. En tenant compte des éléments techniques (orientation, inclinaison, type de panneau) et des coûts (prix), vous pouvez optimiser à la fois votre production et votre rentabilité.

Avec un bon entretien et une configuration bien étudiée, votre installation photovoltaïque offrira un rendement optimal pendant plusieurs décennies.