Rendement d'un panneau solaire : calcul, formule, par m²...
Le rendement d’un panneau solaire correspond à la quantité d’énergie qu’il peut fournir par rapport à l'ensoleillement reçu. Un panneau solaire a en général un rendement compris entre 15 et 22%, ce qui signifie qu'il convertit 15 à 22% de l'ensoleillement en électricité. Ce rendement est atteint dans des conditions optimales, telles qu'une inclinaison de 30°, une orientation plein sud et sans zone d'ombrage.
- ⭐Calcul du rendement de panneaux solaires : en bref
- Rendement d'une cellule photovoltaïque : 15 à 22%
- Rendement d'un panneau solaire en w/m2 : 187,5 W/m²
- Rendement d'un panneau solaire par m² : 1m² = 220 à 328 kWh par an, en moyenne
- Rendement selon l'ensoleillement par région : 800 (nord) à 1400kWc (sud)
✅Calculer le rendement d'un panneau photovoltaïque en 2 étapes !
Le rendement d’une installation photovoltaïque est compris entre 15 et 22%, en moyenne. Le rendement d’un panneau solaire correspond à la puissance électrique que le système peut produire par rapport à la puissance du rayonnement solaire perçue.
1️⃣Estimer le nombre de panneaux solaires
Pour commencer, il est nécessaire de fournir des détails sur l'installation solaire faite sur votre toiture. Nous vous aiderons à identifier le type de toiture de votre maison ainsi que l'inclinaison correspondante.
Estimez le nombre de panneaux solaires qu'il est possible d'installer sur votre toiture !
🌞 Combien de panneaux solaires puis-je installer ?
2️⃣Calculer le rendement solaire à l'aide du résultat précédent
Pour vous donner une idée, une maison de 80 m² nécessitera 8 panneaux solaires, tandis qu'une maison de 100 à 150 m² en nécessitera 16. Pour les maisons de plus de 150 m², il faudra prévoir 24 panneaux.
Calculez le rendement moyen de votre installation solaire en fonction des critères suivants.
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🔎Formule de calcul du rendement d'un panneau solaire
Le calcul du rendement de panneau photovoltaïque indique la capacité des cellules à convertir l’énergie solaire en électricité. Plusieurs méthodes permettent de calculer le rendement d'une installation solaire :
Formule rendement panneau solaire = (Puissance électrique produite / Puissance solaire reçue) x 100
Formule rendement panneau solaire w/m² = (Puissance électrique produite (en watts) / Unité de surface (en mètres carrés).
Formule rendement panneau solaire au m² = Puissance en Wc / (Superficie en m² x 1000)
☀️Quel est le rendement d'une cellule photovoltaïque ?
Une cellule photovoltaïque est un petit carré bleu qui compose le panneau solaire. Elle est constituée de matériaux semi-conducteurs, comme le silicium, qui génèrent des courants électriques lorsqu'ils sont exposés à la lumière. C'est donc la cellule photovoltaïque qui convertit l'énergie en électricité (rendement de 13 à 22%). Il existe deux types de cellules : les cellules en silicium polycristallin et les cellules en silicium monocristalline.
Il y a entre 60 à 70 cellules photovoltaïques sur chaque panneau solaire.
On estime que les cellules en silicium monocristallin, utilisées dans les panneaux solaires monocristallins, ont un rendement de 15 à 22%, tandis que les cellules en silicium polycristallin, utilisées dans les panneaux solaires polycristallins, ont un rendement compris entre 13 à 18%.
Quelle cellule photovoltaïque détient le meilleur rendement ?
Les cellules en silicium monocristallin sont fabriquées à partir d'un seul cristal de silicium. Cette structure cristalline uniforme permet aux électrons de circuler plus librement, réduisant les pertes de charge et augmentant l'efficacité de conversion de l'énergie solaire en électricité tandis que les cellules en silicium polycristallin sont constituées de nombreux petits cristaux de silicium. La présence de frontières entre ces cristaux crée des points de résistance où les électrons peuvent se disperser, réduisant le rendement global.
📏Rendement d'un panneau solaire en w/m²
Cette formule du rendement calcule la densité de puissance des panneaux solaires en termes de watts par mètre carré (W/m²). Le calcul du rendement est la puissance électrique produite (exprimée en watts) par rapport à l'unité de surface (exprimée en mètres carrés) donc puissance en Wc / (Superficie en m² x 1000). Le chiffre "1000" représentant l'ensoleillement standard en W/m² pour des conditions optimales.
Supposons un panneau solaire de 300 W avec une surface de 1,6 m² qui reçoit un ensoleillement de 1000 W/m². Nous allons déterminer son rendement :
Pour calculer la densité de puissance, nous divisons la puissance du panneau par sa surface : 300 W divisé par 1,6 m², soit 187,5 W/m². Cela signifie que ce panneau solaire produit 187,5 W par mètre carré. Pour calculer le rendement, en utilisant les valeurs données, la surface de 1,6 m² est multipliée par 1000 donne ce qui 1600. Ensuite, nous divisons 300 Wc par 1600, ce qui donne un rendement de 0,1875 ou 18,75 %.
Cela signifie que ce panneau solaire a une densité de puissance de 187,5 W/m², ce qui correspond à un rendement de 18,75%.
☀️Rendement d'un panneau solaire par région selon l'ensoleillement
Le rendement et la production d'électricité des panneaux solaires dépendent de l'intensité de l'ensoleillement. Avant d’installer des panneaux solaires, il est crucial de considérer l'un des facteurs les plus influents sur leur performance : le niveau d'ensoleillement de la toiture. Plus une maison est exposée longtemps au soleil, meilleur sera le rendement et plus importante sera la production d'électricité.
Une heure solaire pleine correspond à une heure pendant laquelle l'intensité solaire atteint 1000 W/m². En général, un panneau solaire capte l'énergie solaire principalement entre 8h00 et 16h00, avec un rendement optimal pendant les heures solaires pleines (midi). Le nombre d'heures solaires pleines varie selon la localisation géographique et la saison allant de 2 à 8 heures par jour.
Il n’est pas obligatoire de vivre dans une région très ensoleillée pour profiter des avantages d’une installation photovoltaïque. Toutefois, le rendement de l'installation solaire va varier d'une région à autre :
- Nord de la France (dont l’Île-de-France) : un rendement de 800 à 1 000 kWh / kWc
- Bretagne, Pays de la Loire et Savoie : un rendement de 1 000 à 1 1000 kWh / kWc
- Aquitaine et Occitanie : un rendement de 1 100 à 1 200 kWh / kWc
- Côte d’Azur et Corse : un rendement de 1 200 à 1 400 kWh / kWc.
Cela est estimé comme suit selon les régions (dans des conditions optimales, avec une orientation plein sud et une inclinaison des panneaux solaires de 30°). En effet, ces autres facteurs affecte également le rendement d'un panneau photovoltaïque :
- L’inclinaison idéale est de 30 à 35°. En conditions optimales, une inclinaison de 10° produit moins de 10% de moins qu'une inclinaison de 30°.
- L'orientation : Les panneaux solaires doivent être orientés plein sud pour maximiser le rendement, car cela permet de capter le maximum de lumière solaire tout au long de la journée. Si une installation plein sud est impossible, les panneaux peuvent être orientés différemment, mais cela réduira le rendement en raison d'une moindre exposition directe au soleil.
- L'ombrage : S’il y a des ombrages sur la toiture (ombrage causé par un bâtiment voisin, par des arbres, etc.), le rendement de l'installation solaire va baisser. Si les ombrages sont permanents, le projet doit être abandonné.
Par exemple, pour une installation photovoltaïque de 3kWc, orientée plein sud avec une inclinaison de 30°, produisant 3 900 kWh par an, la production serait de :
- 3 700 kWh avec une orientation sud-est ;
- 3 650 kWh avec une orientation sud-ouest ;
- 3 160 kWh avec une orientation plein est ;
- 3 000 kWh avec une orientation plein ouest.
Voici, en détail, les facteurs tels que l'inclinaison et l'orientation affectant le rendement d'un panneau solaire :
| Orientation | Inclinaison |
|---|---|
|
|
D’autres éléments sont également à considérer, comme : la puissance des panneaux, exprimée en Watts-crête (Wc), si le panneau est de dernière génération. En moyenne, les panneaux solaires moins puissants ont une puissance de 250 à 350 Wc, tandis que les panneaux solaires plus puissants se situent entre 400 et 600 Wc. Enfin, les équipements qui composent l'installation solaire comme l’onduleur solaire sont aussi primordiaux. pour plus d'efficacité, privilégiez un micro-onduleur à un onduleur de chaine.
⚖️Quel panneau solaire offre le meilleur rendement : Kit solaire VS installation de 3kWc ?
Le rendement d’un panneau solaire dépend de plusieurs facteurs, y compris le modèle des panneaux (qu'ils soient en kit solaire ou en installation classique). De manière générale, les installations classiques de panneaux solaires ont un meilleur rendement (18 à 22%) en raison de la qualité supérieure des composants, de l'optimisation de l'installation, et de la taille plus grande des panneaux, permettant une meilleure captation de l'énergie solaire comparée à un kit solaire. En conditions optimales d'installation, voici les rendements attendus pour chaque type d'installation :
- Installation solaire classique (3kWc) : Le rendement qui se situe généralement entre 18-22% du fait de la qualité supérieure des composants, de l'optimisation de l'installation, et de la taille plus grande des panneaux.
- Installation d'un kit solaire (3kWc) : Le rendement peut varier, mais se situe généralement entre 10-15%, en raison de la taille des panneaux et des composants souvent moins optimisés.
Voici, en résumé, le rendement d'une installation solaire classique VS un kit solaire à monter soi-même :
| Caractéristique | Kit solaire (3 kWc) | Installation Solaire (3 kWc) |
|---|---|---|
| Efficacité des Panneaux | Variable, généralement autour de 15-18% | Variable, souvent supérieure, environ 18-22% |
| Production Annuelle Estimée | Environ 2 700 - 3 000 kWh | Environ 2 800 - 3 200 kWh |
| Pertes Système | Plus élevées due à une installation non optimisée | Moindres, système optimisé par des professionnels |
| Impact de l'Installation | Potentiel sous-optimal en termes d'orientation et inclinaison | Optimisation professionnelle de l'orientation et de l'inclinaison |
Le choix de la technologie de panneau solaire pour son projet (projet d'autoconsommation totale, partielle, pour simplement chauffer une piscine...) est important afin d'assurer un bon rendement à son installation. Il est recommandé de faire appel à un installateur professionnel afin de bénéficier de ses conseils.
Foire aux questions (FAQ) sur le rendement et la rentabilité d'un panneau solaire
🔎Quel est le rendement d'un panneau solaire à plat ?
Le rendement d'un panneau solaire à plat est identique à un panneau classique puisque l'installateur pose les panneaux sur des châssis qui permettent de finalement les incliner de façon optimales afin d'obtenir un meilleur rendement. Le rendement de panneau solaire à plat est donc de 15%, en moyenne (Source : Tuco).
❓ Quels sont les aléas qui peuvent entraver le rendement d'un panneau solaire ?
La durée de vie d'un panneau solaire est estimée à 40 ans, en moyenne. Environ 80 % du rendement initial de l’installation est conservé après 25 ans. Il y a donc peu de risques et d’aléas qui peuvent entraver son rendement, toutefois, voici les évènements qui peuvent limiter un bon rendement :
- Aléas climatiques : Les panneaux solaires sont très solides (feuilles de verre blindé) mais sont soumis aux conditions climatiques. En cas de forte chaleur, et au-delà de 25°C, on estime que pour chaque degré Celsius au-delà de 25°C, le rendement des panneaux baisse d'environ 0,5 %.
- En outre, au-delà des aléas climatiques, l'entretien d’un panneau solaire est indispensable pour garantir un rendement optimal. En effet, la production d'un panneau propre produit 2 à 7 % plus que s’il n’est pas entretenu régulièrement.
En cas de dommages graves tels que l'incendie ou la grêle, les panneaux solaires bénéficient d'une garantie décennale de 10 ans qui couvre ces incidents !
📊Quel est le rendement moyen d'un panneau solaire ?
Le rendement moyen d'un panneau solaire est d'environ 12%, ce qui signifie que 12% de l'énergie solaire reçue par le panneau est effectivement convertie en électricité utilisable (Source : Otovo). Par exemple, si un panneau solaire reçoit 1000 watts d'énergie solaire, il sera capable de produire 150 watts d'électricité.
