Lorsqu’il s’agit d’installer des panneaux solaires chez soi, une question cruciale se pose : combien de panneaux et quelle surface choisir ? La réponse varie largement en fonction de la consommation en énergie du foyer, la surface de toiture disponible, de type de panneaux photovoltaïques ou encore la quantité d’ensoleillement.
Comment choisir les bonnes dimensions de panneaux solaires pour optimiser son rendement énergétique et faire des économies d’électricité ? Découvrez dans cet article les calculs simples à réaliser soi-même pour mener à bien n’importe quel projet photovoltaïque.
Quelle est la quantité d’électricité produite par un panneau photovoltaïque ?
Calcul de la capacité de production électrique d’un panneau photovoltaïque
Afin de définir la capacité de production d’électricité d’un panneau solaire, il est important de connaître les différentes unités de mesure utilisées.
Généralement, la consommation électrique d’un logement est exprimée en kilowatt heure (kWh). Cependant, en ce qui concerne les panneaux solaires, l’unité de rigueur est le kilowatt crête (kWc) : cette mesure correspond à la capacité d’un panneau photovoltaïque à produire une énergie égale à 1 kilowatt (soit 1 000 watts) dans des conditions d’ensoleillement, d’orientation et de température extérieure standards.
Il n’existe pas de calcul mathématique pour passer du kWh au kWc, mais il est possible de comparer les deux unités grâce aux moyennes nationales constatées : pour une puissance photovoltaïque de 1 kWc, on considère une production de 900 kWh/an dans le nord de la France, et de 1400 kWh/an dans le sud.
En connaissant la puissance d’un panneau photovoltaïque en kWc, il est donc possible de déterminer approximativement la quantité d’électricité produite par une installation photovoltaïque. La surface moyenne d’un panneau solaire est de 1,7 m² (1,7 mètre de hauteur et 1 mètre de largeur). Ainsi, la production d’électricité d’un panneau photovoltaïque varie entre 220 kWh/m² et 328 kWh/m²..
Les facteurs influant sur la production d’énergie d’un panneau photovoltaïque
Plusieurs facteurs peuvent influencer le fonctionnement d’un panneau solaire :
- L’ensoleillement, qui dépend de la zone géographique de l’installation et qui conditionne le rendement du panneau solaire, c’est-à-dire la quantité d’énergie lumineuse transformée en électricité par rapport à la quantité d’énergie totale fournie au panneau solaire ;
- Le matériau utilisé dans les cellules photovoltaïques, soit monocristallin (puissance élevée, rendement entre 18% et 24%), soit polycristallin (puissance plus faible, rendement entre 14% et 18%) ;
- L’inclinaison des panneaux en degrés par rapport à l’axe horizontal du sol ;
- L’orientation des panneaux par rapport au soleil ;
- L’ancienneté du matériel, avec une légère perte de rendement notable au bout de plusieurs dizaines d’années.
Quelle est la surface nécessaire pour des panneaux solaires ?
Il n’y a pas de méthode miracle pour savoir quelle surface de panneau solaire installer chez soi, mais certains critères influant sur le rendement sont indispensables à prendre en compte avant de faire son choix.
Déterminer la surface disponible en toiture
Dans la plupart des cas, l’installation d’un panneau solaire se fait sur une toiture. Il est indispensable de choisir un pan de toiture orienté au sud, ou le cas échéant vers l’est ou l’ouest. Cependant, le nord, nord-est et nord-ouest sont à bannir : l’orientation d’un panneau solaire vers le nord ne peut pas être rentable en raison d’un trop faible ensoleillement.
Les panneaux solaires doivent également éviter toute zone d’ombre quelle que soit la saison, qui pourrait être provoquée par des arbres ou des bâtiments en vis à vis. Enfin, les éléments de toiture tels que des fenêtres, des cheminées, des extracteurs de chaudière ou encore des sorties de VMC, limitent la surface disponible pour des panneaux solaires. Une marge de sécurité de 30 cm est à prévoir entre chaque panneau solaire et tout élément de la toiture.
Par exemple, une installation solaire d’une puissance de 3 kWc composée de 8 panneaux de 1,7 m² et 375 Wc chacun nécessite une surface de 13,6 m², pour une production annuelle de 2700 kWh à 4200 kWh selon l’ensoleillement.
Quelle surface pour une autoconsommation avec vente du surplus ?
Afin de viser la rentabilité grâce à l’autoconsommation avec vente de surplus, bien connaître sa consommation d’électricité est primordial. Exprimée en kWh, celle-ci est renseignée sur votre facture d’électricité. Ainsi, grâce aux calculs détaillés précédemment, vous êtes en mesure de déterminer quelle surface de panneaux solaires est nécessaire pour amortir une partie de votre consommation d’énergie selon vos objectifs.
Quelle surface pour de la vente totale ?
Dans le cas d’une vente de la totalité de l’énergie produite par les panneaux solaires, les besoins énergétiques du foyer ne sont pas pris en compte dans l’équation, car il n’y a pas d’autoconsommation. Choisir cette option revient à chercher un bénéfice rapide : la surface de panneaux photovoltaïques la plus adaptée dépend alors du rapport entre l’investissement lié à l’installation et la quantité d’énergie produite.
Pour optimiser et rentabiliser votre production d’électricité, n’hésitez pas à demander l’avis de votre installateur de panneau solaire, à même de vous conseiller sur la solution la plus adaptée à votre maison.
Comment optimiser le rendement des panneaux photovoltaïques ?
Optimiser le rendement de ses panneaux solaires tout au long de leur vie revient à un ensemble de bonnes pratiques à adopter lors de l’installation et de l’entretien.
Comment calculer le rendement d’un panneau solaire ?
Le rendement surfacique d’un panneau solaire correspond à la puissance générée au mètre carré. Autrement dit, il s’agit du rapport entre l’énergie produite par le panneau et l’énergie totale reçue à sa surface. Il est généralement exprimé en pourcentage, déterminé en laboratoire à la suite à des tests d’efficacité en conditions standard. En guise de référence, on considère qu’un panneau photovoltaïque d’1 m² ayant une puissance de 1000 Wc aurait un rendement de 100%.
Le rendement théorique d’un panneau solaire se calcule grâce à la formule suivante :
Puissance électrique produite (en Wc) ÷ puissance solaire reçue (surface en m² x 1000)
Le résultat obtenu reste théorique, car la performance réelle d’un panneau solaire dépend de nombreux autres facteurs. Aujourd’hui, les panneaux solaires les plus efficaces ont un rendement allant jusqu’à 24%.
Bonnes pratiques pour un rendement photovoltaïque maximal
L’installation de panneaux solaires nécessite une étude minutieuse de la surface utilisée. Plusieurs paramètres sont à prendre en compte afin d’éviter les pertes de rendement :
- L’orientation : si le sud est sans aucun doute l’orientation idéale, les panneaux solaires orientés sud-est, sud-ouest, est ou ouest peuvent aussi présenter un rendement satisfaisant. Seules les orientations nord, nord-est et nord-ouest sont à éviter ;
- L’inclinaison : en cas de pose en toiture, l’inclinaison optimale est située entre 30° et 35°, ce qui correspond à l’inclinaison de la plupart des toitures en France. Si votre toiture ne possède pas la bonne inclinaison, des supports peuvent être installés pour que chaque panneau solaire soit correctement positionné ;
- L’ensoleillement : la grande superficie du territoire français implique des variations importantes d’ensoleillement selon les régions. La production photovoltaïque annuelle en France se situe entre 900 kWc dans le Centre et 1400 kWc le long de la Méditerranée : il est important de considérer ces disparités dans le calcul de votre rendement photovoltaïque et de la rentabilité de votre installation ;
- Les zones ombragées : des obstacles naturels (arbres, relief, etc.) ou humains (immeubles en construction, antennes, etc.) peuvent s’interposer entre vos panneaux solaires et les rayonnements solaires, impliquant une baisse de performance ainsi qu’une possible détérioration des cellules photovoltaïques. Avant l’installation, anticipez ces contraintes en étudiant attentivement les alentours de votre maison ;
- Le matériau utilisé : les panneaux monocristallins ont le rendement le plus élevé avec 20% en moyenne, tandis que les polycristallins ont un rendement avoisinant plutôt les 16%. Il existe aussi des panneaux solaires amorphes, plus fins et polyvalents, mais avec un rendement bien plus faible autour des 8% ;
- La propreté des panneaux : contrainte trop souvent négligée, des panneaux solaires tachés ou recouverts de saletés voient leur efficacité diminuer avec le temps, jusqu’à 2% au total. Des panneaux solaires nettoyés régulièrement sont une garantie d’efficacité et de durabilité ;
- Les pertes liées au matériel et à la chaleur : les câbles ou l’onduleur de votre installation solaire sont concernés par l’effet Joule, phénomène de perte d’énergie par dissipation de chaleur lors de la circulation de l’électricité. Cet effet est renforcé en cas de température élevée, impliquant également les cellules photovoltaïques. Les panneaux solaires sont cependant résistants à la chaleur : ils ne s’altèrent pas, mais subissent une perte de rendement. Ces pertes peuvent être limitées en réduisant au maximum la longueur de câble lors du branchement du panneau solaire, mais elles restent malgré tout un facteur à prendre en compte sur la performance des panneaux solaires.
- Le vieillissement : l’efficacité d’un panneau solaire diminue d’environ 0,5% chaque année. Même si le fonctionnement d’un panneau solaire est garanti pour au moins 25 ans, il faut prévoir une diminution des performances énergétiques d’environ 10% en 20 ans.
FAQ
Quelle surface de panneaux solaires faut-il installer pour une puissance de 3 kWc ?
En considérant que la surface moyenne d’un panneau solaire est d’1,7 m², pour une puissance unitaire de 400 Wc, la surface nécessaire à une installation de 3 kWc est de 12,75 m².
Combien de panneaux solaires installer pour une surface de 20 m² ?
Pour calculer combien de panneaux solaires sont nécessaires à installer selon votre surface disponible, il faut diviser cette dernière par la surface d’un seul panneau. Ainsi, il faut installer 11 panneaux photovoltaïques d’1,7 m² pour occuper une surface de 20 m².
Est-il possible d’installer des panneaux solaires sur une toiture orientée nord ?
Possible, mais fortement déconseillé. Un panneau solaire orienté vers le nord ne peut pas recevoir une quantité suffisante d’énergie lumineuse tout au long de l’année pour assurer sa rentabilité. Il est nécessaire de trouver une orientation comprise entre le sud, l’est et l’ouest pour installer des panneaux solaires.
