Rendement des panneaux photovoltaïques : faites le bon calcul

Les panneaux photovoltaïques collectent la lumière du soleil afin de produire de l’électricité. Le rendement de ces panneaux dépend de plusieurs facteurs dont l’ensoleillement, le degré d’inclinaison des panneaux et un éventuel ombrage.

Panneaux photovoltaïques : c’est quoi ?

Ne confondez pas panneaux photovoltaïques et panneaux solaires thermiques. Alors que les premiers produisent de l’électricité à partir de l’énergie solaire, les deuxièmes produisent de la chaleur à partir de la même énergie. Il existe également des panneaux dits « hybrides » qui produisent à la fois de l’électricité et de la chaleur.
Les panneaux photovoltaïques, composés de cellules cristallines, fonctionnent grâce à des matériaux semi-conducteurs (comme le silicium) qui absorbent l’énergie solaire pour en faire de l’énergie électrique. Ces modules photovoltaïques permettent ainsi de produire de l’électricité à partir d’une ressource présente en abondance et réaliser des gains sur la facture d’électricité.

Quel rendement pour quels panneaux photovoltaïques ?

Outre l’ensoleillement, l’inclinaison et l’ombrage, la technologie utilisée pour une installation photovoltaïque définit, en grande partie, le rendement de l’installation en question.
Les panneaux solaires les plus anciens (et plus répandus) sont ceux à base de silicium cristallin. Ces panneaux peuvent être monocristallins ou polycristallins.
– Les panneaux monocristallins : ces panneaux offrent un rendement moyen qui varie entre14% à 19% (pourcentage d’énergie électrique produite par rapport à l’énergie solaire reçue).
– Les panneaux polycristallins : ils ont un rendement moyen qui varie entre 11% et 15%. Comparés aux panneaux monocristallins, leur rendement est encore moins bon lorsque l’ensoleillement est faible.
Outre les panneaux utilisant le silicium cristallin, il existe d’autres types de panneaux photovoltaïques comme les panneaux amorphes. Le rendement moyen de ce type de panneaux varie entre 5% à 7%. L’avantage des panneaux utilisant le silicium cristallin est qu’ils fonctionnent convenablement même avec un faible ensoleillement.
Modules solaires à haut rendement conçus pour répondre aux besoins en énergie des entreprises. Ces modules offrent un rendement supérieur à 20 %.
Le record mondial de rendement a, quant à lui, atteint 40%. Il a été atteint en Australie par une équipe de chercheurs qui a associé un filtre optique aux cellules photovoltaïques classiques afin de capter un part plus large du spectre solaire.

Comment mesurer le rendement d’un panneau photovoltaïque ?

La puissance d’un module photovoltaïque est généralement exprimée en watt crête. Cette unité de mesure exprime le rendement d’un panneau qui reçoit une irradiation de 1000 Watts par m². La puissance ainsi exprimée reste tient compte de l’irradiation globale reçue.
Il convient donc de connaître le rendement d’un panneau photovoltaïque en watt crête avant de décider d’investir dedans. Ne faites pas confiance au rendement exprimé en Watt-heure. En effet, pour exprimer une telle puissance, les constructeurs se fient aux conditions de laboratoire qui ne tiennent pas compte des conditions réelles comme l’ensoleillement, l’inclinaison, etc.

Techniquement, la production d’une installation photovoltaïque est donnée par l’équation suivante :

• Eélec [kWh/an] : énergie électrique produite en sortie du système sur un an
• Hi [kWh/m2.an] : irradiation globale reçue dans le plan des modules sur 1m2 pendant un an.
• S [m2] : surface du champ des modules photovoltaïques
• η : rendement global du système

Rendement réel d’un panneau photovoltaïque

La production réelle d’un panneau photovoltaïque étant tributaire d’un ensemble de facteurs propres à l’emplacement exact où ces capteurs solaires sont installés, le mieux est de passer par un simulateur afin de déterminer d’une manière précise le rendement d’un panneau donné. Ces simulateurs prennent en compte plusieurs facteurs comme l’irradiation de votre région (en se basant sur une carte d’ensoleillement), la forme de votre toit, l’ombrage…
Vous pouvez également calculer par vous-mêmes le rendement réel d’un panneau photovoltaïque. Pour ce faire vous aurez besoin de connaître :
-L’irradiation journalière ou rayonnement global journalier qui s’exprime en Watt-heure par mètre carré par jour (Wh/m²/j). L’irradiation étant variable selon la saison, vous pourrez obtenir des moyennes mensuelles. Le but d’une installation photovoltaïque étant de fournir l’électricité dont vous aurez besoin tout au long de l’année, la mesure de référence sera celle du mois ayant l’irradiation la plus faible.
-Vous aurez également besoin de connaître l’angle d’incidence (noté α), soit l’angle formé par les rayons du soleil et le panneau solaire.
-Pour finir, il vous faudra prendre en compte les pertes liées à la température. En effet la puissance-crête est donnée pour une température de 25° (température du panneau). Une perte de 0,4% par degré sera occasionnée si la température réelle du panneau est largement supérieure à 25°.
Vous pourrez ainsi calculer l’énergie fournie pour 1kWc à l’aide de cette équation :
Rayonnement global journalier x sin(α) x (1 – (température – 25) x 0.004)
Panneaux photovoltaïques : faites le bon choix
Estimer le rendement réel d’un panneau photovoltaïque avant d’en faire l’acquisition est d’une importance capitale. Le coût de l’investissement étant assez élevé, il convient de comparer, mesurer l’efficacité et faire des simulations afin de vous assurer que le type de panneaux que vous comptez installer produira assez d’énergie électrique pour couvrir vos besoins et ce même durant les mois où l’irradiation est à son plus bas niveau. Une mesure du rendement maximal (en prenant l’irradiation moyenne du mois le plus ensoleillé) peut également être intéressante pour pouvoir faire toutes les comparaisons nécessaires.
La générosité de la nature se manifeste, entre autres, à travers le soleil. Le tout est de savoir tirer profit de cette force et d’utiliser les ressources qu’elle offre.