Tout savoir sur le rendement d’un panneau solaire

Avant d’étudier leur rendement, il est intéressant de se pencher sur le fonctionnement des panneaux photovoltaïques. Un petit rappel s’impose peut-être. Alors, on récapitule :  

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1. Les photons contenus dans la lumière du soleil entrent en contact avec les cellules photovoltaïques qui composent les panneaux.  

2. Après avoir capté l’énergie solaire, les cellules photovoltaïques produisent un courant électrique continu. C’est ce qu’on appelle l’effet photovoltaïque (découvert en 1839 par le physicien français Edmond Becquerel, cocorico).  

3. L’onduleur solaire, un élément indispensable de toute installation photovoltaïque, transforme ce courant électrique continu en courant alternatif.  

4. Et c’est grâce à cette conversion que l’électricité produite permet alors de faire fonctionner nos équipements électriques. Tadam !

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Le rendement d’un panneau solaire correspond en fait au rapport entre la quantité d’énergie produite par l’installation et la quantité d’énergie solaire reçue.

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Même s’il s’agit d’une caractéristique inscrite sur la fiche technique du panneau solaire, vous souhaitez savoir comment connaître le rendement d’un panneau photovoltaïque ? Voici donc la formule utilisée pour effectuer le calcul du rendement d’un panneau solaire :

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Rendement = (quantité d’énergie produite / quantité d’énergie solaire reçue) x 100

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Très concrètement, cela signifie qu’un panneau solaire disposant d’un rendement de 19 % permet de transformer 19 % de l’énergie solaire qu’il reçoit en électricité.  

D’ailleurs, à l’heure actuelle, le rendement d’un panneau solaire se situe entre 8 et 22 % (source : Ademe - Le solaire photovoltaïque). Alors, vous nous direz peut-être “et pourquoi pas 100 % ?” et nous vous répondrons : parce que des déperditions énergétiques surviennent forcément lors de la production d’électricité.

Et comme nous l’avons plus ou moins déjà évoqué, le taux de rendement d’un panneau photovoltaïque est une donnée qui varie en fonction de nombreux paramètres que nous allons étudier dans la partie qui suit.

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Différents éléments peuvent donc avoir une influence sur le rendement et la production du panneau solaire. Alterna énergie vous propose un petit tour d’horizon des variables à prendre en compte.

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La technologie du panneau solaire : monocristallin ou polycristallin ?  

Plusieurs technologies de panneaux solaires existent aujourd’hui sur le marché. On opte généralement (toujours sur les conseils d’un installateur professionnel !) entre les panneaux solaires monocristallins et les panneaux solaires polycristallins qui sont actuellement les technologies disposant du meilleur rendement.

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• Les panneaux solaires polycristallins (ou multicristallins) sont les plus couramment utilisés. Ils disposent d’un rendement de conversion d’environ 13 à 15 %.
• Les panneaux solaires monocristallins possèdent un rendement plus élevé, d’environ 18 %. Leur fabrication, plus technique, implique un coût plus important.

(Sources : Ademe - L’électricité solaire)

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Ici, les cellules du panneau sont constituées de plaques de silicium (extrait du sable ou du quartz) issues de deux différentes méthodes de cristallisation . De nouvelles générations de technologies photovoltaïques sont en développement (couches minces, cellules organiques, cellules à concentration…) mais pour l’heure, elles n’offrent pas un rendement satisfaisant ou sont encore au stade de la recherche et du développement.

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La puissance de l’installation photovoltaïque

Il est important de bien distinguer le rendement et la puissance du panneau solaire. En effet, la puissance fait allusion à la capacité de production du panneau lorsque toutes les conditions optimales sont réunies (voir la suite de cet article). La puissance maximale d’un panneau photovoltaïque est une donnée qui s’exprime en Watt-crête (Wc). Actuellement, la puissance des panneaux est comprise souvent entre 350 et 450 Wc. Les modèles les plus performants peuvent cependant dépasser 540 Wc.

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L’ensoleillement, la météo et la température

Avec le soleil comme source d’énergie, le niveau d’ensoleillement de l’installation photovoltaïque a forcément une influence importante sur leur rendement. Et de ce fait, on pourrait penser qu’un ensoleillement prolongé n’est envisageable que dans le sud de la France… Mais, non ! Contrairement aux idées reçues, toute la France possède un niveau d’ensoleillement favorable à la production d’énergie solaire. Si elle est moindre dans le nord, elle n’est pas pour autant impossible, loin de là.

D’ailleurs, si l’on s’intéresse à la température extérieure idéale pour la production d’électricité photovoltaïque, on note que les températures trop importantes, supérieures à 25 °C (source : Ademe - L’électricité solaire), peuvent même réduire le rendement des équipements. Cette variable est donc également à prendre en compte lors de l’installation des panneaux.  

En fait, ici on peut aussi distinguer l’ensoleillement (et la température) du lieu précis où sont disposés les panneaux et l’ensoleillement (et la température) de la région dans laquelle ils sont situés. En effet, certains lieux bénéficient d’un microclimat. C’est le cas notamment du bassin d’Arcachon ou de la ville de Colmar, en Alsace, par exemple. Eh oui, ça change tout.

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L’orientation des panneaux solaires et leur inclinaison

L’orientation et l’inclinaison des panneaux constituent deux autres facteurs importants lorsqu’il est question de leur rendement. En effet, tout au long de la journée, la position du soleil évolue par rapport à l’emplacement des panneaux. De même, leur implantation doit être effectuée de manière à éviter les ombres. Généralement, on dit que l’orientation plein sud est idéale et que l’inclinaison optimale se situe entre 30 et 35 degrés.  

L’installateur fait toujours en sorte d’optimiser le rendement des panneaux solaires. Même s’il doit évidemment s’adapter aux contraintes du lieu d’implantation, il opte toujours pour les solutions qui permettent les conditions les plus favorables et les plus rentables pour le producteur d’électricité.

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