Rendement des panneaux solaires : calcul, formule, optimisation

Le rendement d’un panneau solaire est évalué en fonction de la quantité d’énergie qu’il peut fournir selon un ensoleillement donné. Plus le panneau solaire produit de l’énergie, plus son rendement est bon. La question du rendement des panneaux photovoltaïques est essentielle lorsque ce type d’installation est envisagé pour son logement. En effet, le coût de l’installation de panneaux solaires n’est pas négligeable. Il est donc important de savoir s’ils fourniront suffisamment d’électricité pour être rentabilisés financièrement. Le rendement n’est pas le même pour tous les modèles de panneaux photovoltaïques. D’autres éléments sont également à considérer, comme la zone géographique où est situé le logement ou l’orientation de la toiture, par exemple. Comment calculer le rendement d’un panneau solaire ? Est-ce possible de l’optimiser ? Retrouvez toutes les réponses à ces questions dans notre article dédié.

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Qu'est-ce que le rendement d'un panneau solaire ?

Le rendement d’un panneau solaire correspond à la puissance électrique que le système peut produire par rapport à la puissance du rayonnement solaire. Le rendement d’une installation photovoltaïque est donc évalué à l’aide de deux informations mises en relation :

• la quantité d’énergie reçue : l’énergie lumineuse qui est entrée dans l’installation.
• la quantité d’énergie produite : qui a été transformée en électricité ;

Le résultat de ce rapport correspond donc au rendement du panneau solaire et est exprimé en pourcentage. Plus ce chiffre est élevé, plus le rendement de l’installation photovoltaïque est important. Par exemple, si le rendement était de 100 %, la totalité de l’énergie solaire emmagasinée par le panneau solaire serait convertie en électricité. Toutefois, il est impossible d’arriver à un rendement aussi élevé. En effet, il existe toujours des déperditions d’énergie lors de la transformation de l’énergie solaire en électricité.

Généralement, le rendement d’une installation photovoltaïque est compris entre 7 et 24 %. Lorsque le rendement d’un panneau solaire est bon, cela signifie aussi que le projet est rentable financièrement.

Ne pas confondre le rendement des panneaux solaires et la capacité de production.  Le rendement des panneaux solaires est différent de leur capacité de production. En effet, cette donnée correspond à la puissance électrique maximale, en Watts-crête (Wc), que le système peut fournir. La capacité de production dépend notamment du nombre de panneaux solaires qui peuvent être installés sur le logement. Néanmoins, elle peut aussi dépendre du rendement des panneaux solaires. En effet, plus le rendement est important, plus la capacité de production peut être atteinte aisément. Il est également important de noter qu’avec une capacité de production insuffisante, il est inutile d’avoir un rendement trop élevé. Dans ce cas, le bon rendement serait gaspillé, car l’installation qui ne suffirait pas, car elle serait mal dimensionnée.

Formule de calcul du rendement d'un panneau solaire

Le calcul du rendement d’un panneau solaire se base sur le rapport entre la quantité d’énergie entrant et la quantité d’énergie sortant du système. Il permet d’obtenir la quantité d’énergie solaire transformée en électricité, exprimée en pourcentage. Le calcul à effectuer est le suivant :

Cette information est également mentionnée sur les fiches techniques des panneaux solaires. La différence de rendement entre les panneaux solaires vient de la technologie utilisée qui n’est pas toujours la même selon les modèles.

Calcul du rendement d'un panneau solaire par m²

Le calcul du rendement d’un panneau solaire peut aussi se calculer par m². La formule à utiliser est alors la suivante :

Un rendement élevé des panneaux solaires est d’autant plus important pour les installations ne bénéficiant pas d’une très grande surface. En effet, un bon rendement peut permettre de compenser le manque de surface en optimisant chaque m² utilisé avec des panneaux solaires produisant un maximum d’électricité.

Attention, ces calculs ne permettent pas de connaître le rendement global de l’installation photovoltaïque. En effet, d’autres informations doivent être prises en compte afin de savoir si l’installation est productible ou non. Le calcul du rendement d’un panneau solaire renseigne sur la capacité des cellules de ce dernier à convertir l’énergie solaire en électricité. Toutefois, certaines composantes ne sont pas prises en compte dans ce calcul, comme le fait que le soleil ne brille pas toujours autant, par exemple.

Comment avoir un haut rendement pour un panneau solaire ?

Le rendement d’un panneau solaire varie en fonction de différents facteurs. En effet, divers paramètres sont à prendre en compte pour connaître avec précision le rendement de son installation photovoltaïque.

• Les paramètres à prendre en compte dans le calcul du rendement de panneaux solaires :
• la technologie : les panneaux solaires peuvent être monocristallins, polycristallins ou amorphes ;
• la puissance des panneaux : exprimée en Watts-crête (Wc) ;
• l’orientation de l’installation : toutes les orientations ne permettent pas de bénéficier de la même durée d’ensoleillement dans une journée. Une orientation sud est idéale ;
• l’inclinaison des panneaux solaires : idéalement, ils doivent être inclinés entre 30 et 35° par rapport à l’horizontal ;
• la surface des panneaux : plus elle est importante, plus le système peut emmagasiner de l’énergie solaire ;
• les ombrages : comme des arbres, poteaux ou bâtiments aux alentours qui peuvent être présents ;
• le rendement des autres composants du système : comme l’onduleur, les câbles, etc. Des matériaux de bonne qualité sont généralement synonymes de bon rendement.

La technologie des panneaux solaires

Différents modèles de panneaux solaires sont disponibles sur le marché. En fonction de la technologie utilisée, la quantité d’énergie solaire reçue pouvant être transformée en électricité n’est pas toujours aussi importante. Le rendement des panneaux solaires n’est donc pas le même pour :

• les panneaux solaires monocristallins : ce modèle a aujourd’hui le meilleur rendement sur le marché. Il est généralement compris entre 16 et 24 %. Toutefois, le coût de fabrication de panneaux solaires monocristallins est plus élevé que pour les autres technologies. Par conséquent, l’investissement pour les consommateurs est également plus important. Il faut donc prévoir environ 8 000 € pour une installation photovoltaïque de 3 000 Wc ;
• les panneaux solaires polycristallins : moins performants que les panneaux monocristallins, les polycristallins ont un rendement de 13 à 18 %. En revanche, l’investissement est aussi moins important avec un prix se situant aux alentours de 6 500 € pour une installation de 3 000 Wc ;
• les panneaux solaires amorphes : avec un rendement de 6 à 9 %, ce type de panneau solaire est le moins performant. Ils sont donc plutôt destinés à une utilisation nomade comme la randonnée ou sur un bateau, plutôt que pour être installés sur des maisons. En effet, ils ont l’avantage de pouvoir être transportés très facilement. De plus, ils fonctionnent très bien même lorsque l’ensoleillement n’est pas très fort.

Le choix de la technologie de panneau solaire pour son projet 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.

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Le niveau d'ensoleillement d'une région

Parmi les différentes variables ayant un impact sur le rendement des panneaux solaires, le niveau d’ensoleillement de la toiture est particulièrement important. Plus la maison est exposée longtemps au soleil, plus la production d’électricité sera importante.

Toutefois, il n’est pas obligatoire de vivre dans une région très ensoleillée pour profiter des avantages d’une installation photovoltaïque. En effet, les panneaux solaires ne sont pas réservés à ceux qui vivent dans le Sud. Il est tout à fait possible d’en profiter partout.

Le rendement et la production d’électricité d’un panneau solaire dépend tout de même l’intensité de l’ensoleillement. Il est estimé comme suit selon les régions (dans des conditions optimales, avec une orientation sud et une inclinaison de 30° des panneaux) :

• la moitié nord du pays (dont l’Île-de-France) : un rendement de 800 à 1 000 kWh / kWc ;
• la Bretagne, les Pays de la Loire et la Savoie : un rendement de 1 000 à 1 1000 kWh / kWc ;
• l’Aquitaine et la majorité de l’Occitanie : un rendement de 1 100 à 1 200 kWh / kWc ;
• la Côte d’Azur et la Corse : un rendement de 1 200 à 1 400 kWh / kWc.

L'orientation des panneaux solaires

Le rendement des panneaux solaires dépend également de leur orientation. Un angle plein sud permet au dispositif de capter les rayons du soleil de manière plus directe et sur une plus longue durée pendant la journée.

Néanmoins, si la disposition de la maison ne permet pas d’installer les panneaux solaires avec une orientation plein sud, il est tout à fait possible d’opter pour une autre orientation. Le rendement des panneaux solaires sera donc moins bon qu’avec une orientation plein sud.

Par exemple, pour une installation photovoltaïque, 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.

L'inclinaison de la toiture

Le rendement du panneau solaire est également optimisé si celui-ci est incliné de manière à ce qu’il soit perpendiculaire au rayonnement du soleil.

Toutefois, le soleil ne se trouve pas toujours à la même hauteur dans le ciel selon la saison. Alors qu’en hiver, le soleil est plutôt bas, il est haut par rapport à la ligne d’horizon en été. L’inclinaison idéale des panneaux solaires en France est de 30 à 35° par rapport à l’horizontal pour maximiser leur rendement.

Néanmoins, l’influence de l’inclinaison sur le rendement de l’installation photovoltaïque n’est pas la plus importante. Il s’agit de conditions optimales. En effet, la différence de production entre des panneaux solaires inclinés à 30° et d’autres à 10° et de moins de 10 %. Il est donc possible d’avoir de l’électricité avec des panneaux solaires même si la toiture ne permet pas une inclinaison à 30°.

L'ombrage des panneaux solaires

Le rendement d’un panneau solaire peut être un peu moins élevé s’il y a des ombrages sur la toiture. Ceux-ci peuvent être causés par un bâtiment voisin, des arbres ou une chaîne de montagnes, par exemple.

Avant de se lancer dans un projet d’installation de panneaux solaires sur sa maison, il est donc important de prendre en compte ce type de contraintes. Si les ombrages sont partiels, le rendement des panneaux photovoltaïques ne devrait pas être trop affecté. En revanche, si les ombrages sont permanents, il est possible que le projet doive être abandonné faute d’un ensoleillement insuffisant.

L'entretien des panneaux solaires

Le rendement d’un panneau solaire dépend aussi de son entretien. En effet, un panneau photovoltaïque propre produit 2 à 7 % plus que s’il n’est pas entretenu régulièrement.

Un entretien régulier de l’installation est donc indispensable pour garantir un rendement optimal. Il est recommandé de nettoyer ses panneaux solaires une fois par an à l’aide d’une éponge douce. Un balai télescopique peut permettre d’atteindre la toiture sans trop de difficulté.

Foire aux questions (FAQ) sur le rendement et la rentabilité d'un panneau solaire

Quels sont les coûts fixes d'un panneau solaire ?

L’investissement le plus important dans un projet d’installation de panneaux solaires et leur pose et le prix du matériel. Le coût d’une installation photovoltaïque se situe généralement aux alentours de 10 000 euros. Il est possible de bénéficier d’aides financières pour l’installation de panneaux solaires à son domicile.

Une fois l’installation terminée, il est possible de profiter d’une électricité verte et de réaliser des économies importantes sur ses factures d’électricité grâce à l’autoconsommation. De plus, le surplus d’électricité produite peut être revendu à un fournisseur d’énergie, notamment via le dispositif OA Solaire d’EDF.

Par ailleurs, des coûts fixes sont à prévoir tout au long de la durée de vie des panneaux solaires :

• le raccordement de l’installation photovoltaïque au réseau d’électricité Enedis : les panneaux solaires sont raccordés au réseau public d’électricité. Des frais s’élevant à 65 € par an et correspondant au TURPE (Tarif d’utilisation du réseau public d’électricité) sont donc à régler annuellement ;
• le règlement de l’impôt sur le revenu pour la revente d’électricité solaire : ce point concerne uniquement les installations d’une puissance supérieure à 3 kWc, si le propriétaire a opté pour la revente d’électricité à EDF ;
• le remplacement de l’onduleur : le bon fonctionnement des panneaux solaires nécessite de remplacer l’onduleur une fois tous les dix ans. 1 000 à 2 000 € sont à prévoir pour le remplacement du matériel.

Quels sont les aléas qui peuvent entraver le rendement d'un panneau solaire ?

La durée de vie d’un panneau solaire est estimée à environ 40 ans. De plus, environ 80 % du rendement initial de l’installation est conservé après 25 ans. Il y a peu de risques et d’aléas pouvant entraver son rendement. Les panneaux solaires ont notamment pour avantages :

• une bonne résistance aux aléas climatiques : des feuilles de verre blindé très résistantes protègent les cellules photovoltaïques. Les panneaux solaires sont donc très solides et ne risquent pas d’être cassés, même en cas de grêle ;
• pas de risques d’incendie : ils ne peuvent pas être la source d’un départ de feu. Mais un incendie parti d’une autre source peut, bien entendu, les endommager ;
• une garantie de 10 ans : les panneaux solaires sont couverts par une garantie décennale. Les éventuels dommages peuvent donc être pris en charge sur cette période.

Quel est le rendement moyen d'un panneau solaire ?

Le rendement d’un panneau solaire dépend de plusieurs facteurs. Il est tout de même possible d’évaluer ce rendement selon le modèle des panneaux. Le rendement maximum est estimé à 31 %. Pour les panneaux polycristallins, les plus communs actuellement, il est compris entre 13 et 18 %. Le rendement des panneaux solaires monocristallins est le meilleur, situé entre 16 et 24 %. Les panneaux solaires au silicium amorphe affichent le moins bon rendement, 6 à 9 % seulement.

Consultez la vidéo ci-dessous pour en apprendre davantage sur l’installation de panneaux solaires :