Quel est le rendement d’un panneau solaire et photovoltaïque ?

Le rendement des panneaux solaires et photovoltaïques est une notion essentielle pour mesurer leur productivité. Il est possible de calculer le rendement de votre installation et d’estimer sa capacité de production.

Qu’est-ce que le rendement d’un panneau solaire et photovoltaïque ?

Exprimé en pourcentage, le rendement d’un panneau solaire et photovoltaïque correspond à la quantité d’énergie solaire transformée en électricité, par rapport à l’énergie totale captée par les panneaux et entrée dans le système. En effet, vos panneaux ne convertissent pas 100 % de l’énergie solaire absorbée en électricité, en raison de plusieurs facteurs :

1. La réflexion : une partie de l'énergie solaire, réfléchie à la surface du panneau, n'est pas absorbée et ne peut donc pas être convertie en électricité.
2. Une absorption incomplète : les cellules solaires des panneaux absorbent mieux certaines longueurs d'onde de la lumière du soleil que d'autres, donc même s'il y a absorption d'une partie de l'énergie, elle n'est pas forcément convertie en électricité.
3. Une perte de chaleur : pendant le processus de conversion en électricité, une partie de l'énergie est perdue sous forme de chaleur. Cette perte d'énergie se produit lorsqu'un résistance électrique est rencontrée par les électrons lorsqu'ils se déplacent à travers les cellules solaires.
4. Des limites technologiques : Les cellules solaires ont une puissance maximale théorique limitée, qui dépend de leur matériau et de leur conception. Bien que les cellules solaires les plus efficaces disponibles sur le marché aient un rendement situé en 17 % et 23 % (les panneaux monocristallins), cela signifie qu'il y a toujours une certaine quantité d'énergie qui n'est pas convertie en électricité.

La notion de rendement permet donc de connaître avec précision le niveau de productivité de vos modules solaires, après déduction des pertes d’énergie. Il est directement lié à la rentabilité des panneaux photovoltaïques, ce qui en fait un indicateur important dans le choix de vos équipements solaires. Une productivité élevée vous permettra de faire des économies significatives sur votre consommation d’électricité. Un bon rendement est donc indispensable pour faire baisser votre facture d’électricité.

Exprimé en pourcentage, le rendement d'un panneau solaire et photovoltaïque se calcule en mesurant l'électricité produite par rapport à la puissance d'entrée de la lumière solaire dans le panneau (en Watts/m²). La formule à appliquer est la suivante :

Rendement = (Puissance de sortie du panneau / Puissance d'entrée d'énergie solaire) x 100 %

Quelles sont les étapes du calcul ?

1. Identifier la puissance nominale du panneau solaire : mesurée en Watts-crête (Wwc), la puissance nominale est généralement indiquée sur la fiche technique du panneau solaire par son fabricant. Elle indique la quantité d'électricité que le panneau solaire est en capacité de produire dans des conditions optimales (température de 25°C, ensoleillement de 1000 W/m², inclinaison de 30°).
2. Mesurer la quantité d'énergie solaire qui frappe le panneau : celle-ci se mesure en watts par mètre carré (W/m²) à l'aide d'un pyranomètre. Vous pouvez aussi consulter la carte affichée ci-après pour vous faire une idée du potentiel d'ensoleillement de votre région.

Voici un exemple pour calculer le rendement de vos panneaux solaires 

Prenons l'exemple d'un panneau solaire avec une puissance de sortie de 200 Wc, lorsqu'il est exposé à une lumière solaire de 1 000 W/m² (conditions d'ensoleillement optimal), son rendement peut être calculé de cette manière : (200 Wc / 1000 W/m²) x 100% = 20 %

Là encore, il est important de noter que plusieurs facteurs influent sur le rendement de vos panneaux solaires et photovoltaïques comme la qualité des matériaux qui les composent et de l'installation, l'angle d'incidence du rayonnement solaire ou encore la température ambiante. De plus, le rendement peut varier avec les années en raison de l'usure naturelle des panneaux et de leur exposition aux intempéries.

Quel est le rendement moyen d’un panneau photovoltaïque ?

En théorie, un panneau solaire et photovoltaïque très performant peut convertir jusqu'à 31 % de l’énergie solaire absorbée en électricité. Mais en pratique, les performances sont inférieures.

En moyenne, les panneaux solaires et photovoltaïques ont un rendement de 15 à 20 %. Ce qui signifie que pour chaque kilowatt-heure (kWh) d'énergie solaire frappant la surface du panneau, environ 150 à 200 watts-heures (Wh) d'électricité sont générés. Ces chiffres sont toutefois très variables, car ils dépendent de plusieurs facteurs influant sur la productivité des panneaux.

Tous les panneaux solaires et photovoltaïques n’offrent pas le même rendement. Et puisque rendement et rentabilité sont directement liés, il est important de savoir comment investir dans une installation de production d’électricité performante.

Quels critères impactent le rendement de votre installation ?

Le rendement moyen d’un panneau solaire et photovoltaïque ne dépend pas que de son niveau d’ensoleillement. De nombreux critères impactent le rendement des panneaux solaires et photovoltaïques. Ils peuvent varier selon les conditions locales. Il est donc important de prendre en compte ces facteurs lors de la conception de votre projet afin de garantir un rendement optimal. On peut lister 7 facteurs impactant le rendement de vos panneaux :

1. L'ensoleillement et donc la région dans laquelle vous vivez : plus la quantité de lumière solaire reçue par le panneau est importante, plus le rendement sera élevé.
2. L'angle d'inclinaison et l'orientation du panneau : les panneaux solaires produisent le plus d'énergie lorsqu'ils sont orientés vers le sud et inclinés à un angle égal à la latitude de l'endroit où ils sont installés.
3. La température ambiante : la capacité des panneaux solaires à produire de l'énergie diminue avec la chaleur, donc une température trop élevée (au-delà de 25° C) peut réduire le rendement.
4. La qualité du matériau utilisé : les matériaux de haute qualité permettent d'obtenir un rendement plus élevé et une durée de vie plus longue.
5. La qualité et la superficie totale de l'installation : une installation correcte et de qualité permettra une meilleure utilisation de la lumière solaire et donc un rendement optimisé.
6. L'ombrage : si les panneaux solaires sont partiellement ombragés, cela peut réduire considérablement leur rendement, puisqu'ils ne peuvent pas recevoir la quantité de lumière solaire nécessaire à leur capacité de production.
7. La saleté et les débris : saletés, poussière, feuilles et débris peuvent réduire le rendement des panneaux solaires en bloquant la lumière solaire.

On trouve trois types de panneaux solaires et photovoltaïques actuellement disponibles sur le marché de l’énergie solaire : les panneaux solaires amorphes, les panneaux solaires polycristallins et les panneaux solaires monocristallins.

• Les panneaux solaires polycristallins sont les modèles de panneaux photovoltaïques les plus répandus. Ils affichent un rendement compris entre 15 et 20 %. Ce type de panneau est souvent recommandé pour les installations solaires en autoconsommation.

• Les panneaux solaires monocristallins sont les plus performants et donc les plus onéreux. Leur rendement moyen se situe entre 17 et 22 %, mais il peut atteindre 24 %, soit le rendement réel le plus élevé sur le marché de l’énergie solaire. 
• Les panneaux solaires au silicium amorphe sont les modules les plus abordables, mais aussi les moins performants. En moyenne, leur rendement est compris entre 5 et 7 %. Ils sont donc peu rentables pour les particuliers et rarement installés sur des habitations. En revanche, ils sont facilement transportables et conviennent à un usage nomade. 

Il est possible d’agir pour optimiser le rendement de vos panneaux solaires et photovoltaïques. Le lieu d’implantation de vos panneaux et la qualité de l'installation sont des critères déterminants. C’est pourquoi, nous vous recommandons de faire appel à un professionnel qualifié qui saura installer vos panneaux dans les règles de l'art et réalisera une étude technique préalable pour choisir la zone d’implantation la plus adaptée en fonction de l’environnement de votre parcelle.

Pour optimiser le rendement de vos panneaux solaires et photovoltaïques, voici les précautions à prendre :

1. Installer les panneaux dans une zone exposée au soleil : pour un rendement optimal, ils doivent être installés dans une zone qui reçoit un maximum de lumière solaire directe et sans ombre.
2. Prévoyez un environnement dégagé : lorsque des arbres de grande taille ou des immeubles de plusieurs étages sont situés trop près de votre toiture, ils génèrent une zone d’ombrage qui risque de diminuer considérablement l’exposition de vos panneaux pendant la journée et donc leur rendement.
3. Vérifier leur orientation et leur inclinaison : vos panneaux solaires doivent être installés de manière à maximiser leur exposition au soleil, donc orientés plein sud avec une inclinaison de 30 à 40 degrés.
4. Nettoyer régulièrement les panneaux solaires : débarrasser vos panneaux solaires de la poussière et des feuilles ou autres débris qui s'y sont accumulés aidera à maximiser leur efficacité.
5. Effectuer un entretien régulier de votre installation : pensez également à faire vérifier régulièrement les onduleurs, la batterie, les câbles...
6. Installer un onduleur de qualité : l'onduleur est un élément clé de votre installation solaire et photovoltaïque puisqu'il convertit l'énergie électrique produite par les panneaux solaires en courant continu utilisable par vos appareils électriques. Un onduleur de qualité permettra de maximiser le rendement de votre installation.
7. Choisir des panneaux solaires de qualité pour maximiser leur durée de vie et leur efficacité.

Vous avez investi dans des panneaux solaires et photovoltaïques et vous pensiez bénéficier d’un meilleur rendement ? Le niveau de productivité de vos panneaux a baissé d’année en année ? Plusieurs causes peuvent être en partie responsables d’une perte de rendement de vos panneaux solaires.

1. Un entretien insuffisant des panneaux solaires

L’entretien d’un panneau solaire et photovoltaïque est assez simple, mais il doit être régulier. La pollution, les saletés ou encore les intempéries peuvent obstruer les capteurs. Vos panneaux absorbent alors une quantité plus faible d’énergie solaire, ce qui fait forcément diminuer la quantité d’énergie produite. Une ou deux fois par an, pensez à nettoyer vos panneaux avec un chiffon doux et un peu d’eau. Grâce à cet entretien, vous éviterez une perte de rendement, qui peut parfois atteindre 15 %.

2. Une défaillance technique

Il arrive que la perte de rendement des panneaux photovoltaïques découle d’un dysfonctionnement technique (problème de tension, pertes de rendement au niveau des câbles ou de l'onduleur...).

• Les pertes au niveau du câblage : si les câbles reliant les panneaux solaires à l'onduleur sont endommagés ou mal connectés, cela peut entraîner des pertes de rendement. Il est important de vérifier régulièrement les câbles pour s'assurer qu'ils sont en bon état.
• Les pertes au niveau de l'onduleur : un onduleur endommagé ou défectueux peut également entraîner des pertes de rendement.

Au moindre doute, n’hésitez pas à faire vérifier votre installation par un électricien.

3. L’usure naturelle des capteurs solaires

Un panneau solaire et photovoltaïque dispose d’une durée de vie comprise entre 30 et 40 ans. Au fil des années, les composants se dégradent et sont un peu moins performants. C’est le cas, par exemple, si vous constatez la présence de petites taches brunes sur la vitre du module. Celles-ci vous indiquent que certaines cellules photovoltaïques ont brûlé. Vos panneaux peuvent toujours fonctionner, mais avec un rendement plus faible. Il est important de remplacer les panneaux solaires usés pour maintenir le rendement optimal de votre installation.

4. Une modification de l’environnement extérieur

Vous pensiez avoir choisi la zone d’implantation idéale pour vos panneaux, mais ils ont subi une perte de rendement ? Un arbre qui pousse, un immeuble qui se construit… Ces facteurs environnementaux peuvent en être la cause. Pensez à tailler régulièrement vos arbres pour maintenir un taux d’ensoleillement suffisant.

5. Une température extérieure trop élevée

La perte de rendement de vos panneaux solaires et photovoltaïques peut aussi être provoquée par une cause que vous n’auriez peut-être pas soupçonnée : la chaleur. Vos panneaux solaires ont besoin d’être exposés au soleil, mais pas à n’importe quelle température.

La température idéale pour un rendement optimal est de 25 °C. Au-delà, le rendement de votre installation diminue, à raison de 0,5 % par degré supplémentaire. Fonctionnant mieux à des températures plus basses, il est préférable d'installer vos panneaux solaires dans des zones bien ventilée pour minimiser l'accumulation de chaleur. 

Bien que l'installation de panneaux solaires et photovoltaïques puisse être un investissement coûteux à court terme, il peut se révéler très rentable à long terme. Voici quelques moyens de rentabiliser votre installation :

• Réduction de vos factures d'électricité : vos panneaux solaires et photovoltaïques vont vous permettre de produire de l'électricité à partir d'une énergie gratuite, l'énergie solaire. Cela peut réduire considérablement vos factures d'électricité, surtout si votre consommation électrique est importante.
• Revente de votre excédent de production : si vous produisez plus d'énergie que vous n'en utilisez, vous pouvez vendre l'excédent d'électricité à un fournisseur d'électricité et ainsi générer des revenus supplémentaires.
• Aides et subventions : l'installation de panneaux solaires et photovoltaïques peut être en partie financée par des dispositifs mis en place par le gouvernement pour soutenir la transition écologique. Des aides et subventions qui peuvent réduire considérablement les coûts d'installation et augmenter le retour sur investissement.
• Augmentation de la valeur de votre bien : les acheteurs potentiels peuvent être disposés à payer plus cher pour une maison équipée de panneaux solaires, car cela peut leur permettre de réduire leurs factures d'électricité.
• Durée de vie des panneaux : les panneaux solaires et photovoltaïques ayant une durée de vie moyenne de 30 à 40 ans, vous pouvez continuer à économiser de l'argent sur vos factures d'électricité pendant de nombreuses années après l'installation.

Tous ces facteurs sont à considérer pour calculer la rentabilité de votre l'installation solaire et photovoltaïque.