Rendement des panneaux solaires : comment le calculer ?

Rédigé par Dania
26 mars 2021
Temps de lecture : 7 min
rendement panneau solaire

La pose de panneaux solaires est une solution attractive pour produire votre propre électricité en autoconsommation et faire en même temps un geste pour la planète. Toutefois, la rentabilité du projet dépend de la quantité d'énergie solaire que les panneaux seront capables de convertir en électricité. Comment calculer le rendement d'un panneau solaire, et surtout comment l'optimiser efficacement ? Hellio vous dévoile l'essentiel à savoir pour faire de votre installation photovoltaïque une complète réussite.


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

Plus un panneau solaire est en mesure de vous fournir une grande quantité d'énergie à partir d'un ensoleillement donné, plus il sera rentable. La question du rendement de vos panneaux solaires doit donc être au cœur de vos choix en matière de technologie ou de lieu d'installation.

Comment définir le rendement d'un panneau solaire ?

picto-ampoule-allumeeDans le domaine du solaire photovoltaïque, le rendement désigne tout simplement le rapport entre la quantité d'énergie produite et la quantité d'énergie reçue. Autrement dit, il s'agit de déterminer la puissance électrique que le panneau est en capacité de produire, en fonction de la puissance du rayonnement solaire parvenant aux cellules photovoltaïques.

Un rendement de 100 %, qui permettrait de convertir l'intégralité de l'énergie solaire reçue en électricité, constitue une impossibilité technique et théorique. Il existe, en effet, nécessairement des déperditions d'énergie au cours du processus de transformation. En pratique, le rendement réel d'un panneau solaire est généralement situé entre 7 et 24 % (source : Selectra).

Cela signifie par exemple qu'un panneau affichant un rendement de 15 % va pouvoir transformer en électricité 15 % de la lumière reçue.

Le rendement du panneau solaire ne doit pas être confondu avec sa capacité de production. Cette dernière, qui découle notamment du nombre de panneaux sur la maison, désigne la puissance électrique maximale que le dispositif est en mesure de fournir, et s'exprime en watts-crête (Wc). Les deux concepts sont donc différents, mais liés. Ce qu’il faut retenir :

  • Un panneau pourra atteindre sa capacité maximale de production d'autant plus facilement que son rendement est élevé ;
  • Un rendement théorique très élevé sera inutile et « gaspillé » si la capacité de production ne suit pas.

Comment calculer le rendement d'un panneau solaire ?

La formule de calcul du rendement d'un panneau solaire s'établit de la manière suivante :

Taux de rendement = Puissance en Wc / (Superficie en m² x 1000)

Voir l'exemple

Un panneau photovoltaïque d'une surface utile de 1,5 m² et dont la puissance maximale s'établit à 275 Wc a un taux de rendement de :

275 / (1,5 x 1000) = 0,1833 = 18,33 %

Un taux de rendement élevé est toujours un objectif désirable en soi pour optimiser votre production d'électricité solaire, mais s'avère tout particulièrement utile si vous disposez d'une faible surface de toiture. Vous vous assurez ainsi d'obtenir le maximum d'énergie pour chaque mètre carré de panneau.

Quel type de panneau solaire pour un rendement optimal ?

panneaux solaires HellioIl existe différents types de panneaux solaires sur le marché. Selon la technologie retenue, le silicium des cellules photovoltaïques sera en mesure de retenir et transformer une proportion plus ou moins grande de l'énergie solaire reçue. La sélection du bon modèle est donc primordiale et doit se faire, de préférence, en concertation avec un installateur professionnel.

  • Les panneaux solaires monocristallins représentent actuellement l'offre la plus performante. Leur rendement se situe généralement entre 14 et 19 % (Selectra). Le coût plus élevé de fabrication d'un lingot de silicium monocristallin entraîne cependant un effort d'investissement plus important : selon InSunWeTrust, comptez environ 8 000 € pour une installation d'une puissance de 3 000 Wc (3 kWc).
  • Les panneaux solaires polycristallins sont un peu moins complexes et affichent un rendement moyen de moins bonne qualité, compris entre 11 et 15 % selon les cas. En contrepartie, le propriétaire peut espérer une économie sur le coût d'achat et de pose. Ce dernier se situe à environ 6 500 € pour une capacité de production équivalente.
  • Les panneaux solaires amorphes constituent la solution offrant le moins bon rendement (entre 5 et 7 %). Cela les exclut généralement du marché du solaire domestique. Ils présentent toutefois quelques avantages, notamment celui d'être plus facilement transportable et de mieux fonctionner en cas de faible ensoleillement. La plupart du temps, ces capteurs sont plutôt utilisés pour une utilisation nomade (randonnées et excursions en plein air) ou comme une énergie d'appoint sur un bateau, par exemple.
LE CHIFFRE HELLIO : 7 %

C'est le rendement énergétique supplémentaire que vous pouvez espérer en procédant à un entretien soigneux et régulier de votre installation photovoltaïque (selon Selectra). Bien que les panneaux soient assez peu exigeants en la matière, il est recommandé a minima de les nettoyer à la raclette au moins une à deux fois par an. Profitez-en aussi pour dépoussiérer les entrées d'air de l'onduleur et en vérifier les différents témoins lumineux.


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Panneaux solaires : comment optimiser rendement et production d'électricité ?

Au-delà de la technologie employée et de la qualité de conception propre à chaque panneau solaire, son environnement et ses conditions d'installation vont aussi avoir un impact sur son taux de rendement.

Le taux d'ensoleillement

Picto_soleil

Le taux d'ensoleillement en France est suffisant pour rendre une installation photovoltaïque rentable dans n'importe quelle région. Pour autant, il va de soi que l'intensité et la qualité du rayonnement solaire ont une influence sur la performance du dispositif, à la fois en matière de rendement et de production pure. On peut ainsi estimer :

  • Un rendement de 800 à 1 000 kWh par kWc pour la moitié nord du pays, Île-de-France comprise ;
  • Un rendement de 1 000 à 1 100 kWh par kWc pour la Bretagne, les Pays de la Loire ou encore la Savoie ;
  • Un rendement de 1 100 à 1 200 kWh par kWc pour l'Aquitaine et la plus grande partie de l'Occitanie ;
  • Un rendement de 1 200 à 1 400 kWh par kWc pour la Côte d'Azur et la Corse.

Source : InSunWeTrust

Cette estimation est réalisée sur la base de conditions optimales en termes d'inclinaison des panneaux (30°) et d'orientation (plein sud).

L'orientation des panneaux

picto-maison-flechesL’orientation des panneaux solaires est un facteur important pour déterminer leur performance globale. Il est préférable d’adopter un angle plein sud pour capter la lumière du soleil le plus directement et le plus longtemps possible au cours de la journée. Toutefois, d’autres orientations sont tout à fait possibles en fonction de vos contraintes et de la configuration de votre maison.

Toujours selon InSunWeTrust, une installation solaire développant une production annuelle de 3 900 kWh en orientation plein sud, avec une inclinaison optimale de 30°, produirait :

  • 3 700 kWh dans le cas d’une orientation sud-est ;
  • 3 650 kWh dans le cas d’une orientation sud-ouest ;
  • 3 160 kWh dans le cas d’une orientation plein est ;
  • 3 000 kWh dans le cas d’une orientation plein ouest ;

En pratique, un dispositif solaire thermique orienté plein sud-est rentabilisé en 11 ans environ (Selectra). Une autre orientation augmente la durée d’amortissement à 14 ans : le retour sur investissement est donc moins rapide, mais reste intéressant.

L’inclinaison des panneaux solaires

picto-panneaux-solaires-hellio-bleuL’énergie solaire reçue est optimisée lorsque l’orientation du panneau le rend perpendiculaire au rayonnement. Pour autant, le soleil n’est pas toujours à la même hauteur dans le ciel ; par ailleurs, cela dépend de la latitude à laquelle vous vivez. En France, l’inclinaison optimale est située entre 30 et 35 degrés.

Une mauvaise inclinaison du toit aura cependant un impact assez limité sur la performance de votre installation. La diminution de production est limitée à 10 % pour un panneau incliné à 10 degrés ou, à l’inverse, pour un panneau incliné à 60 degrés.

La température extérieure

L’INFO HELLIO :

Certains panneaux solaires à haut rendement et de conception récente sont plus résistants aux températures élevées. Ils peuvent limiter la perte de rendement à seulement 0,25 % par degré Celsius supplémentaire, soit deux fois moins qu’un panneau classique.

picto-thermostat-temperatureContrairement à ce que l’on pourrait croire, les modules photovoltaïques n’apprécient pas particulièrement les chaleurs excessives. Au-delà d’une température extérieure de 25 °C, le rendement des panneaux commence même à chuter, à raison de 0,5 % par degré supplémentaire environ.

Une température caniculaire de 35 °C, par exemple, entraîne donc une baisse de 5 %. Si le taux de rendement théorique du panneau est de 19 %, la performance effective passe alors à 95 % de 19 %, soit 18,05 %.

Une technique intéressante pour limiter la surchauffe est la pose en surimposition des panneaux, afin qu’ils ne soient pas en contact direct avec la toiture et que l’air circule mieux.


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Comment est déterminée la capacité de production d’un panneau solaire ?

Comme indiqué précédemment, la puissance d’un panneau solaire est exprimée en watts-crête, ou Wc. Il convient de garder à l’esprit que le chiffre annoncé par les constructeurs est obtenu après un test réalisé dans des conditions standardisées et optimisées, soit :

L’ASTUCE HELLIO :

L’installation de vos panneaux solaires peut faire l’objet d’une TVA réduite au taux de 10 %. Pour en bénéficier, vous devez faire appel à un installateur certifié RGE Quali’PV. Le logement doit par ailleurs être achevé depuis plus de deux ans. Enfin la puissance nominale de vos panneaux ne doit pas excéder 3 kWc. Cela vous rend également éligible à une exonération d’impôt sur le revenu pour la vente d’électricité.

  • Une température extérieure de 25 °C ;
  • Une orientation plein sud ;
  • Une inclinaison de 30 degrés ;
  • Un rayonnement solaire de 1 000 watts par mètre carré, sans ombrage.

La puissance en Wc détermine ensuite la production de courant électrique proprement dit, qui s’exprime quant à lui en kilowatt-heure (kWh) par an. Le nombre de kilowattheures produits par kilowatt-crête est variable et dépend notamment de l’ensoleillement de votre région (voir plus haut).

Les panneaux solaires actuels affichent une puissance généralement comprise entre 250 et 325 Wc. Certains modèles particulièrement performants peuvent monter jusqu’à 400 Wc.


Rentabilité des panneaux solaires : quels sont les coûts fixes ?

Symbole EurosLe coût lié à l’achat et à l’installation des panneaux solaires constitue, de loin, la plus grosse part de l’investissement à réaliser (pensez à bénéficier des aides financières). Vous pourrez ensuite profiter de votre électricité solaire pendant de nombreuses années avec un minimum de frais. Certains coûts fixes sont cependant à prévoir, et notamment :

  • Le remplacement de l’onduleur doit être envisagé au moins une fois tous les dix ans, de manière à garantir le bon fonctionnement de l’installation. Le nouvel équipement vous sera facturé entre 1 000 et 2 000 € à chaque fois (Engie).
  • Le raccordement des panneaux au réseau public d’électricité fait l’objet d’une facturation spécifique, au titre du tarif d’utilisation du réseau public d’électricité (TURPE). Ces frais s’élèvent à environ 65 € par an, toujours selon Engie.
  • Si l’installation développe une puissance supérieure à 3 kWc, le propriétaire est redevable de l’impôt sur le revenu sur la revente de l’électricité solaire à EDF.
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Rendement des panneaux solaires : quels aléas ?

Les panneaux solaires constituent un investissement sûr si vous vous adressez à un installateur confirmé et agréé. Un panneau conserve en moyenne 80 % de son rendement initial au bout de 25 ans d’utilisation (PicBleu), et affiche par ailleurs une durée de vie de 40 ans. Les différents risques pesant sur la pérennité du rendement sont limités :

  • Les panneaux sont résistants aux aléas climatiques et notamment à la grêle. Les cellules photovoltaïques sont protégées par deux feuilles de verre blindé et peuvent résister à des projectiles lancés à 140 km/h.
  • Ils ne peuvent pas provoquer un incendie, mais peuvent bien sûr être endommagés par un départ de feu provenant d’une autre source.
  • Tout dommage subi dans les 10 ans suivant l’installation peut être pris en charge au titre de la garantie décennale, s’il compromet la solidité de l’ouvrage ou le rend impropre à offrir un bon rendement.

En faisant le choix d’installer des panneaux dotés d’un bon rendement, vous profiterez d’une production électrique à la fois abondante et renouvelable. Contactez Hellio et profitez des services de son réseau d’installateurs certifiés, afin de choisir le meilleur matériel et assurer une pose qui vous fera bénéficier de performances optimales.

picto-check-valideLes trois points clés à retenir :

  1. Le rendement d’un panneau solaire est le rapport entre l’électricité produite et l’énergie solaire reçue.
  2. Il peut varier en fonction de nombreux paramètres comme l’orientation, la température ambiante ou le niveau d’entretien.
  3. L’amortissement d’un panneau solaire haute performance est significativement plus rapide.

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