Le rendement d’une installation solaire est nécessaire pour comprendre en avance la production des installations photovoltaïques. Il détermine aussi la quantité de production d’électricité par votre équipement. Au Luxembourg, de nombreux installateurs prennent ce critère pour étudier la faisabilité de votre future installation et pour ajuster leurs services selon vos besoins. Cependant, vous pouvez aussi commencer par faire votre propre calcul. Dans cet article, nous allons voir ensemble comment procéder pour faire le calcul chez vous.
Pourquoi faire le calcul du rendement d’une installation solaire ?
L’installation photovoltaïque est considérée comme un investissement sur le long terme. La durée de vie d’un tel projet est d’une vingtaine d’années en moyenne. Il est donc nécessaire de savoir le taux de production de ces panneaux solaires pour déterminer sa rentabilité.
En effet, au cours de ces années, la production des panneaux solaires photovoltaïques va diminuer progressivement. Ce phénomène est tout à fait naturel, car le module photovoltaïque s’use au fil du temps. Il vous faudra alors effectuer le calcul du rendement de l’installation solaire pour connaître la quantité d’électricité photovoltaïque minimum produite. Ces données vous permettront de savoir si votre projet vous sera profitable ou non. Puisque selon votre désir, vous pouvez autoconsommer ou vendre la production des panneaux. Ces chiffres vont vous permettre de comprendre et d’évaluer la faisabilité de votre projet.
Améliorer le dimensionnement de votre installation
Votre installateur pourra s’occuper de faire le calcul pour vous, cependant, vous pouvez le faire vous-même à l’aide de ce petit guide.
Le calcul du rendement de l’installation solaire servira aussi au dimensionnement. Dans un projet d’autoconsommation, par exemple, il sera nécessaire de connaître en avance la quantité d’énergie produite par vos panneaux solaires. Ceci vous permettra d’avoir une meilleure autonomie et de combler vos besoins.
En général, lorsqu’on effectue un dimensionnement, on prend en compte la puissance crête. Cependant, en l’associant avec un calcul de rendement, vous aurez la possibilité d’avoir des données plus précises.
Voici un petit exemple pour que vous puissiez mieux comprendre : supposons que vous avez fait installer des panneaux solaires d’une puissance de 3 kWc pour un raccordement au réseau. Les conditions de l’installation sont optimales (orientation vers le sud et inclinaison de 30°), elles vous permettent de produire en moyenne 870 kWh par an. Au bout de 25 ans, votre production se réduira à 696 kWh par an, soit une perte de 174 kWh ou 20 % de la production photovoltaïque. Il faudra alors savoir si cette quantité d’énergie vous conviendra encore, car sinon vous devez penser à une installation plus grande.
Quels sont les éléments pour calculer le rendement de l’installation solaire ?
Le calcul du rendement de l’installation solaire nécessite la prise en compte de certains éléments comme :
La puissance crête
La puissance crête est considérée comme le paramètre qui indique la puissance d’une installation solaire. Elle est différente suivant le type de panneau solaire et sa qualité. Chez Bauer Energie, par exemple, nous vous conseillons toujours d’utiliser les panneaux monocristallins d’une puissance de plus de 330 Wc. Ils vous permettront d’avoir une production optimale au Luxembourg. De cette manière, la pose de panneaux solaires d’une dizaine d’unité suffiront pour une installation de 3 kWc.
Nous vous invitons à lire notre article sur la puissance crête pour mieux comprendre ce concept. Il vous aidera également dans l’étude votre installation si vous souhaitez faire quelques investigations avant de vous lancer.
La zone géographique de l’installation
La durée d’exposition et l’intensité de rayons solaires sont différents suivant les zones géographiques. Or, ces deux informations sont nécessaires pour estimer le rendement de l’installation solaire et la pose de panneaux solaire idéale. Elles permettent de déterminer le niveau d’ensoleillement et le rayonnement obtenu par les cellules photovoltaïques. C’est pour cela que votre emplacement est une donnée importante dans l’étude de votre installation.
Avec des outils comme le cadastre solaire, votre installateur et vous seront capable de connaître le niveau d’ensoleillement selon la position de votre maison.
Dans le calcul du rendement de l’installation, la connaissance du niveau de rayonnement solaire est indispensable pour connaître la production d’énergie solaire. Par exemple, le niveau d’ensoleillement au Luxembourg permet d’avoir 1460 kWh/kWc tandis que c’est aux environs de 1050 kWc/kWh pour certaines régions en France.
L’orientation et l’inclinaison de panneaux
Ces deux paramètres sont aussi très importants dans le calcul du rendement de l’installation solaire puisqu’ils l’influencent. En effet, il faut certaines conditions d’installation pour avoir une production optimale. Au Luxembourg, par exemple, l’orientation des panneaux photovoltaïques devra être vers le sud et leur inclinaison devra être de 30°. L’objectif est de maximiser la durée d’exposition de l’installation au soleil.
Cependant, certaine toiture et certain emplacement ne permettent pas d’avoir de telles conditions. Heureusement, d’autres configurations pour les modules photovoltaïques sont aussi possibles comme nous le montre ce tableau :
| Orientation
Inclinaison |
Ouest | Sud-Ouest | Sud | Sud-Est | Est |
| 0° | 93% | 93 % | 93 % | 93% | 93% |
| 30° | 90% | 96 % | 100% | 96% | 90% |
| 45° | 84% | 92 % | 96% | 92% | 84% |
| 60° | 78% | 88 % | 91% | 88 % | 78% |
| 90° | 55 % | 66 % | 68 % | 66 % | 55 % |
Vous aurez besoin de ce tableau dans le calcul que nous allons faire après.
Au Luxembourg, l’idéal serait d’avoir une installation orientée plein sud avec une inclinaison de 30°. Cependant, vous pouvez en parler avec votre installateur pour trouver des conditions profitables pour l’installation de panneaux photovoltaïques.
La température extérieure
La température joue aussi un rôle dans le rendement des panneaux solaires et la production électrique. Contrairement à ce qu’on croit, les régions chaudes ne permettent pas d’obtenir un bon rendement. En vérité, les panneaux photovoltaïques ne supportent pas les fortes chaleurs. Au-dessus de 25°, les capteurs solaires vont avoir une perte de puissance de 0,5 % par degré. Les nouveaux modèles sont plus performants, car leur perte est seulement de 0,25 % par degré supplémentaire.
Pour éviter cela, vous pouvez faire une installation avec pose en surimposition. De cette manière, il y aura une espace entre la toiture et les panneaux pour laisser circuler l’air. La chaleur au niveau de votre centrale photovoltaïque sera moins importante. Mais pour plus de précision, nous vous conseillons de demander l’avis d’un professionnel sur la meilleure disposition pour diminuer la perte de performance par augmentation de température et optimiser la puissance des installations.
Comment calculer le rendement de mon installation solaire ?
Avant d’aller dans le vif du sujet, nous allons faire un petit point sur les différents types de rendement que vous devez savoir.
- rendement surfacique, il est défini par la qualité de vos panneaux solaires (l’électricité solaire produite suivant les types de panneaux). Pour les modèles monocristallins, vous avez jusqu’à 25 %, alors que pour un modèle polycristallin, vous aurez 17 %.
- rendement énergétique, il est déterminé par l’inclinaison et l’orientation des panneaux solaires. C’est celui que nous avons vu dans le tableau précédent.
- et le rendement estimatif, c’est le rendement le plus proche des conditions réelles de votre installation, il détermine aussi l’électricité produite. Il est obtenu à partir des deux premiers types de rendement.
Ces notions sont importantes pour que vous puissiez distinguer le rendement réel à utiliser dans votre calcul.
Formules pour calculer le rendement de l’installation solaire
La formule globale du rendement de l’installation de panneaux solaires est décrite comme suit :
rendement des panneaux solaires (en %)= énergie électrique générée/énergie solaire reçue.
Cependant, avant son utilisation réelle, il est assez difficile de déterminer exactement le rendement du système photovoltaïque avec cette formule.
C’est pour cela que les ingénieurs utilisent un rendement estimatif suivant les conditions de l’installation (inclinaison et orientation) et l’état des panneaux solaires.
Nous allons donc utiliser les formules suivantes pour calculer le rendement d’une installation solaire :
| rendement estimatif dans les conditions réelles (RE) | (Rendement énergétique x rendements surfaciques)/100 |
| rendements obtenus avec une augmentation de la température (RAT) | (rendement estimatif dans les conditions réelles x [100 % – 0,5 x [température ambiante — 25] ])/100 |
| rendements après n année d’utilisation (RAU) | (rendement estimatif dans les conditions réelles x taux de diminution du rendement par vieillissement)/100 |
| Productions (PA) | (rendement x puissances de l’installation x 1450 kWh)/100 |
Vous pouvez utiliser ces formules pour faire votre propre calcul. Il vous suffira de connaître la puissance de votre installation solaire photovoltaïques et ces caractéristiques. Vous pouvez, par exemple, obtenir les informations sur l’orientation et l’inclinaison de votre toiture sur les documents de votre maison ou sur les cadastres solaires.
Petit exemple pour illustrer tout ça
Pour vous aider dans l’utilisation de ces formules, nous allons prendre un petit exemple d’une installation de panneau solaire au Luxembourg. Pour vous donner plus de possibilité, nous allons prendre deux différents cas :
– une installation de 3 kWc avec une pose idéale, c’est-à-dire, une inclinaison 30° et orientation vers le sud, elle va servir pour l’auto-consommation;
– deux installations de 3 kWc où l’une d’entre elles possède une pose idéale et l’autre est installée avec une orientation vers le sud-est et une inclinaison de 30°. Ces deux unités d’installation solaire photovoltaïques vont servir pour la revente sur le réseau public et l’autre par servira à combler la consommation d’électricité du logement .
Pour ces deux cas, nous allons calculer le rendement estimatif dans les conditions réelles, la production, la baisse de rendement à cause d’une augmentation de température et le rendement après 25 ans d’utilisation. Il faut préciser que le module utilisé est monocristallin (rendement de 20 %) et que la surface totale de l’installation est de 20 m² par 3 kWc.
La durée de garantie de ces panneaux solaires est de 25 ans avec une diminution jusqu’à 80 % après ce délai.
Calcul du rendement de l’installation solaire à 3 kWc
Vous vous souvenez des formules sur le rendement que nous avons vu dans la section précédente. Dans cette partie, nous allons les utiliser pour compléter l’exemple précédent, vous allez voir les résultats dans ce tableau.
| 1 er cas | 2ème cas | ||
| 3 kWc Sud | 3kWc Sud Est | ||
| Rendement énergétique | 100 % | 100 % | 96 % |
| rendement surfacique | 20 % | 20 % | 20% |
| rendement estimatif dans les conditions réelles (RE) | 20 % | 20 % | 19,2 % |
| Production de chaque installation | 870 kWh | 870 kWh | 835,2 kWh |
| Production totale de toutes les installations | 870 kWh | 1705,2 kWh | |
| rendement obtenu avec une augmentation de la température de 30° | 19,5 % | 19,5 % | 18,72 % |
| Production de chaque installation avec une augmentation de la température de 30° | 848,25 kWh | 848,25 kWh | 814,32 kWh |
| Production totale de toutes les installations avec une augmentation de la température de 30° | 848,25 kWh | 1662,57 kWh | |
| rendement après 25 ans d’utilisation | 16 % | 16 % | 15,36 % |
| Production de chaque installation après 25 ans d’utilisation | 696 kWh | 696 kWh | 668,16 kWh |
| Production totale de toutes les installations après 25 ans d’utilisation | 696 kWh | 1364,16 kWh | |
À l’aide de ces données, vous pouvez estimer en avance la production de vos panneaux solaires suivant les conditions réelles et connaître les possibles surplus d’électricité. Après l’installation, vous pouvez suivre la production à l’aide d’application comme my enlighten. Il vous permettra de savoir si l’énergie solaire photovoltaïque produite est la même que celle estimée par votre installateur. S’il y a de petites marges de différence, alors vous pouvez encore garder la rentabilité de ce dernier. Sinon, vous devez consulter votre installateur.
Autres informations sur le rendement d’ une installation solaire
Avant de terminer, nous allons vous donner quelques informations supplémentaires sur le rendement des panneaux solaires. Il vous permettra de mieux comprendre le concept et l’importance du rendement pour l’installation solaire.
Possibilité d’optimisation du rendement
Il est possible d’optimiser le rendement de l’installation solaire avec quelques méthodes. Vous pouvez par exemple faire un entretien régulier de vos panneaux solaires pour éviter les usures et prolonger leur durée d’utilisation. Il est aussi possible de demander à votre installateur de faire une installation sur imposition pour diminuer le contact avec la toiture. Vous avez également la possibilité d’ajuster l’orientation et l’inclinaison de votre installation avec des supports. Pour vous donner plus d’idée, nous vous avons écrit un article dédié sur l’optimisation du rendement de panneaux solaires.
Nous vous conseillons aussi de faire appel au professionnel pour l’étude de votre projet et pour donner toutes solutions possibles pour optimiser votre production solaire.
Diminution de la performance de l’installation solaire
Au fil des années, la performance de l’installation solaire photovoltaïque va diminuer progressivement jusqu’à ne plus être rentable. Au cours des dix premières années, le rendement de vos panneaux va se réduire de 100 % à 90 %. Il réduira aussi à 80 % lorsque les installations solaires arriveront en fin de garantie (25 ans environ). Passer ce délai, la performance baissera encore jusqu’à ce que le panneau solaire photovoltaïque soit hors service. Ce phénomène est causé par le vieillissement de l’installation et jusqu’à aujourd’hui, il n’y a pas de solution. Nous vous conseillons d’être accompagné par des professionnels comme Bauer Energie, pour avoir une installation de panneaux solaire avec de bon rendement.
