Comprendre l’importance de la performance des modules et capteurs photovoltaïques
Le taux de rendement d’un module photovoltaïque correspond tout simplement au rapport entre la puissance fournie et la puissance du rayonnement capté. Il est exprimé en fonction de la surface.
En France, une installation photovoltaïque produit, par kWc de puissance installée, entre 700 et 1300 kWh par an. Le kWc correspond à mille Watt crête. Le Watt crête est la puissance de production photovoltaïque d’un module avec une température de 25°C sous un rayonnement solaire de 1kW/m² (ensoleillement reçu à midi sur une surface perpendiculaire au soleil). Ainsi, 1 Watt crête délivre une puissance électrique de 1 Watt sous un ensoleillement de 1kW/m².
Le rendement d’un module photovoltaïque dépend de nombreux facteurs:
- l’orientation du toit et de l’installation par rapport au soleil
Une orientation vers le Sud est optimale, mais les orientations Sud-Est ou Sud-Ouest sont également possibles.
l’inclinaison
L’inclinaison optimale est de 30 degrés. Cependant, une inclinaison de 25 à 60 degrés sur un toit orienté Sud-Est ou Sud-Ouest apportent également de bons rendements.
- la présence ou non d’ombres portées
Elles réduisent le rendement de votre installation, il faut donc éviter leur présence.
- les valeurs locales de rayonnement
Vous pouvez les retrouvez dans l’article du 7 janvier 2008 de Julien, intitulé Energie solaire : quel ensoleillement en France ?
- la météo
Plus il y a de soleil, plus votre module produit de l’électricité. Cependant, même quand il y a des nuages, le rayonnement diffus provenant des nuages produit de l’électricité.
- la propreté du module
Il n’est en général pas nécessaire de nettoyer son panneau solaire pour maximiser son rendement. En effet, la pluie s’en charge pour nous! Cependant, dans les régions soumises à de fortes pollutions de l’air (complexes industriels), un nettoyage des modules solaires, à intervalle éloignés, peut être nécessaire.
Comment placer ses capteurs solaires? 4 règles d’or
Le pourcentage de couverture des besoins en eau chaude d’un foyer d’un chauffe-eau solaire est variable, notamment selon l’ensoleillement de la région où il se situe. Cependant, il ne s’agit pas du seul facteur en jeu : la surface, bien sûr, mais également la position et l’orientation des capteurs solaires thermiques sont en effet fondamentales, quel que soit le degré d’ensoleillement de la région où ils se trouvent.
A ce sujet, j’ai jugé utile de rappeler les 4 principales règles à respecter lors du choix du positionnement de ses capteurs solaires. Elles paraîtront certainement triviales à certain, mais leur application, que nous verrons plus tard lors de prochains articles, peut s’avérer plus complexe qu’il n’y paraît.
Règle n°1 : le calcul de la surface de capteurs installée doit prendre en compte l’ensoleillement de la région. Par exemple, on comptera 3 à 5m2 de capteurs pour un ballon de 200 à 300l sur la côte d’Azur, tandis que de 5 à 7m2 de capteurs seront nécessaires pour alimenter le même ballon à Lille.
Règle n°2 : pour un rendement optimal, les capteurs solaires devront être orientés au Sud, avec une marge de plus ou moins 30 degrés.
Règle n°3 : le positionnement des capteurs doit être effectué de sorte à minimiser, dans la mesure du possible, les ombres portées des éléments environnants (immeuble, arbre, montagne…) sur les capteurs. Il est donc nécessaire d’étudier soigneusement le masque solaire avant de procéder à l’implantation des capteurs.
Règle n°4 : idéalement, les capteurs solaires doivent être inclinés à 45° pour obtenir une performance optimale. Cependant, il est possible de considérer que cette inclinaison peut s’inscrire dans une marge de plus ou moins 15° par rapport à cette recommandation. Une inclinaison comprise entre 30° et 60° permettra de manière générale d’obtenir un rendement satisfaisant des capteurs.
Les différents types de cellules
Ce sont donc ces cellules qui sont contenues dans les panneaux solaires. Les cellules monocristallines et polycristallines sont les plus répandues, et, à cause de leur fragilité, elles sont en général plaçées entre 2 plaques de verre (ce qui alourdit le panneau). Le matériau de base, le silicium, est abondant dans la nature, mais les cellules photovoltaïques exigent une qualité et une pureté élevées du matériau, ce qui augmente considérablement le coût.
- les cellules monocristallines
Il s’agit de la première génération de cellules. Rondes, ou presque carrées, leur rendement atteint 12 à 16%. Pour les fabriquer, on utilise un bloc de silicium, cristallisé en un seul cristal. Cette méthode de production est compliquée.
- les cellules polycristallines
Leur surface n’est pas uniforme, on observe au contraire les orientations différentes des cristaux. Leur rendement est de 11 à 13%. On les fabrique à partir d’un seul bloc de silicum, cristallisé en de multiples cristaux. Son coût de production est moins élevé que celui des cellules monocristallines.
Le premier producteur mondial de cellules polycrystallines est le norvégien REC (Renewable Energy Corporation), qui produit également des cellules monocristallines.
- les cellules amorphes
Ce ne sont pas à proprement parler des cellules, mais une couche de silicum très mince que l’on peut appliquer sur différents supports(film plastique, verre ou métal). Leur rendement n’atteint que 6 à 10%. Le coût de production est cependant beaucoup plus bas que les deux autres types de cellules.
Certaines sociétés (par exemple NanoSolar) se lancent aujourd’hui sur le segment des cellules amorphes, le défi étant de faire progresser leur rendement.
