Votre installateur vous a transmis une étude de production pour vos futurs panneaux solaires, mais vous ne comprenez pas comment ce calcul a été réalisé. Cet article décrit comment est obtenue la production d’un panneau solaire et calcule également la production d’une installation de panneaux solaires à Douai au travers d’une exemple dont voici les principales hypothèses :

Nous prendrons le cas d’une maison individuelle, orientée plein sud avec une toiture inclinée de 35° sans ombre portée. Ce cas correspond à une situation idéale. Nous considérerons une puissance de 3 KWc, soit 8 panneaux photovoltaïques pour une surface d’environ 15m² en toiture. C’est une puissance adaptée à la consommation électrique de nombreux foyers.

Pour les besoins de l’exemple, nous retenons un panneau de marque TrinSolar, référence TSM-DE08M.08(II) dont les caractéristiques sont les suivantes :

• Puissance de 375 Wc
• Rendement de 20.5%
• Dimensions : 1.763m x 1.04m soit une surface de 1. 83352 m

Pour faire aboutir le calcul de la production des panneaux solaires à Douai, nous évaluerons d’abord la quantité d’énergie solaire reçue par le panneau, puis la quantité d’énergie solaire convertie par le panneau en énergie électrique.

Enfin, en examinant toutes les sources de pertes électriques au sein de l’installation photovoltaïque, nous évaluerons la quantité d’électricité finalement disponible pour être consommée par vos équipements électriques.

En fonction de sa situation géographique, un panneau solaire ne produira pas la même quantité d’énergie. Au sud, le taux d’ensoleillement est plus important que dans le nord. En conséquence, la production des panneaux solaires est meilleure dans le sud que dans le nord.

Pour être plus précis, ce qui influence beaucoup la production d’un panneau solaire, c’est la quantité d’énergie solaire reçue par le panneau. On parle d’irradiation, c’est à dire l’énergie reçue du soleil par unité de surface que l’on exprime en KWh/m². La carte ci-dessous indique le niveau d’irradiation au sol (Irradiation globale horizontale) en fonction de l’endroit où l’on se situe en France.

L’irradiation reçue par un panneau solaire est un peu supérieure à celle reçue au sol car le panneau est orienté et incliné vers le soleil ce qui lui permet de recevoir un peu plus d’énergie du soleil.

Un panneau solaire à Douai recevra du soleil, chaque année, une irradiation annuelle de 1 279 KWh / m² s’il est exposé plein sud avec une inclinaison de 35°. La quantité d’énergie reçue du soleil par le panneau dépend à la fois de son inclinaison et de son orientation.

Ce chiffre est obtenue à l’aide de logiciels destinés à calculer une production électrique à partir des données météo. Archelios, PVsyst, PVSOL et d’autres logiciels permettent d’obtenir cette information pour n’importe quel endroit sur terre.

Energie solaire (E) reçue chaque année par un panneau solaire est le produit de sa surface (S) par l’irradiation solaire (I). E = S x I

En considérant la surface de notre panneau solaire de marque Trina Solar (S = 1.763 * 1.04 = 1.83352 m²) et l’irradiation du soleil (I = 1 279 KWh / m²), nous sommes en mesure de connaitre l’énergie reçue par notre panneau solaire à Douai. E = 1.83352 x 1 279 = 2 345 KWh

L’énergie solaire reçue par un panneau solaire à Douai orienté plein sud avec une inclinaison de 35° est de 2 345 KWh / an.

Dans le cas d’une orientation et inclinaison moins favorable, l’énergie reçue du soleil par le panneau solaire serait plus faible.

Le panneau solaire ne convertie pas l’intégralité de l’énergie qu’il reçoit du soleil en électricité mais seulement une faible partie. C’est ce qu’on appelle le rendement du panneau solaire. Les rendements des panneaux solaires photovoltaïques se sont considérablement améliorés. Le panneau TrinaSolar de notre exemple a un rendement de 20.5%. Il convertit à peine plus de 1/5 de l’énergie solaire qu’il reçoit en énergie électricité.

Energie à la sortie du panneau = Energie reçue du soleil x Rendement du panneau

Energie à la sortie du panneau = 2 345 KWh x 20.5% = 480,74 KWh/an.

L’énergie électrique annuelle produite à la sortie d’un panneau solaire à Douai orienté plein sud et incliné à 35° est de 480 KWh. Ce chiffre ne représente pas l’énergie qui sera disponible pour être consommée par vos équipements électrique. En effet une installation photovoltaïque subit des pertes diverses qui amputent une partie de l’électricité disponible. C’est objet de prochain paragraphe.

Une installation photovoltaïque n’est pas constituée d’un seul panneau, mais d’une ou plusieurs chaines de panneaux raccordés en série, de câbles électriques, d’un ou plusieurs onduleurs et de boitiers de protection électriques. Ce système génère des pertes qui viennent réduire la production de l’installation.

Il est nécessaire d’en tenir compte pour évaluer finement la production de l’installation. Les pertes de l’installation photovoltaïque à prendre en compte sont les suivantes :

• Pertes d’irradiation (Energie reçu du soleil) générées par la projection d’ombre sur les panneaux solaires. Des arbres ou des bâtiments à proximité de votre installation peuvent réduire la production du champ photovoltaïque. Le relief s’il est prononcé peut également projeter de l’ombre sur les panneaux. La production des panneaux solaires à Douai ne sera pas impactée par les ombres projetées par le relief puisqu’il est très faible.
• Pertes d’irradiation (Energie reçue du soleil) liées à l’encrassement des panneaux. Des panneaux couverts de poussière produiront moins bien que des panneaux propres. Plus les panneaux sont inclinés, moins ils retiendront la poussière.
• Pertes liées à la température des modules. Plus la température des modules est élevée, moins bon seront leur rendement. Dans le cas du panneau solaire TrinSolar de notre exemple, la perte de puissance et de 0.34% à chaque élévation d’un degré de la température du panneaux. Au soleil, l’été, en milieu de journée, un panneau photovoltaïque peut atteindre une température de 70°C ce qui génère une baisse significative de sa production.
• Pertes liées à la dégradation des modules. Avec le temps, l’efficacité des modules diminue. Les fabricants garantissent généralement un rendement de 85% à 25 ans. Ceci signifie que votre panneau pourra encore produire au moins 85% de ce qu’il était capable de produire la première année.
• Pertes dites LID “Light Induced Degradation”. Il s’agit de la dégradation de performance des panneaux solaires au silicium cristallin dans les premières heures d’exposition au soleil.
• Pertes dites « mismatch » liées à la dispersion des caractéristiques électriques des modules. Les caractéristiques électriques (intensité et tension) des panneaux solaires d’une chaine ou des cellules d’un panneau ne sont jamais strictement identiques. La perte mismatch est principalement due au fait que dans une chaine de panneaux le courant le plus faible s’impose à l’ensemble de la chaine.
• Pertes ohmiques, ce sont les pertes liées à l’échauffement des câbles lorsqu’ils sont traversés par un courant électrique.
• Pertes liées au rendement de l’onduleur. L’onduleur convertit le courant continu fourni par les panneaux en courant alternatif compatible avec le réseau électrique français et vos équipements électriques.
• Pertes pour indisponibilité du système, c’est à dire une panne de votre installation photovoltaïque.

Dans le cadre de notre exemple, nous retenons que ces pertes représentent 19.1% de l’énergie totale produite à la sortie des panneaux solaires. C’est un chiffre standard pour des panneaux solaires à Douai. Néanmoins, il convient d’adapter ce chiffre à chaque projet en modélisant votre installation photovoltaïque dans un logiciel conçu pour le calcul de production photovoltaïque. Celui-ci tiendra compte du rendement de l’onduleur garantie par le fabricant, de l’évolution de la température au fil des saisons, de la longueur des câbles électriques de votre installation, des éventuelles ombres portées sur vos panneaux pour déterminer précisément le niveau de pertes de votre installation.

Nous avons désormais suffisamment d’information pour calculer la production de nos panneaux solaires à Douai qui pourra être utilisée par nos équipements électriques.

En sortie du panneau, nous avons précédemment calculé que l’électricité produite annuellement est de 480,74 KWh. Dans le cadre d’une installation de 8 panneaux représentant une puissance de 3 KWc, l’électricité produite serait de 3 845.92 KWh.

Il faut désormais retrancher à cette production les pertes de 19.1% issues de l’installation photovoltaïque pour déterminer la quantité d’électrique produite par l’installation.

Production installation = 3 845.92 KWh x (100%-19.1%) = 3 111,34 KWh

Une installation de panneaux solaires à Douai d’une puissance de 3 KWc produira annuellement 3 111 KWh. Le graphique ci-dessous montre quelle serait la répartition de cette production en fonction des mois de l’année.

Vous habitez dans le secteur de Douai et vous souhaitez avoir une estimation de la production d’une installation photovoltaïque sur le toit de votre maison qui n’est pas nécessairement orienté plein sud avec une inclinaison de 35°

Le tableau ci-dessous vous indique les productions envisagées pour une installation de 3KWc sans ombre portée en fonction des inclinaisons et orientations de votre toiture.

• SUD                       35°         3 111 KWh
• SUD                       15°         2 936 KWh
• SUD EST               35°         2 915 KWh
• SUD EST               15°         2 835 KWh
• SUD OUEST        35°         2 895 KWh
• SUD OUEST        15°         2 827 KWh

Vous envisagez d’installer des panneaux solaires à Douai, contactez-nous pour obtenir une estimation précise de la production électrique.