Production d'un panneau solaire : la comprendre et la calculer

Alors que le prix de l’énergie continue d’augmenter, de plus en plus de foyers se tournent vers les panneaux solaires pour alléger les factures. Mais quelle est réellement la capacité de production d’un panneau solaire, et dans quelle mesure peut-il couvrir les besoins énergétiques d’un logement, notamment en matière de chauffage ? 

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La production d’un panneau solaire s’exprime en kilowattheures (kWh), c’est-à-dire la quantité d’électricité qu’il peut produire sur une période donnée. Chaque panneau possède une puissance maximale appelée puissance crête, exprimée en watts-crête (Wc). Cette puissance est mesurée dans des conditions idéales : ensoleillement optimal, bonne orientation, température stable, etc.

En pratique, ces conditions sont rarement réunies. Par exemple, un panneau de 400 Wc produit en moyenne environ 1,3kWh d’électricité par jour. Cela dépend de nombreux facteurs comme l’ensoleillement, l’orientation du toit, ou encore la région.

Une installation de 1kWc (environ 2,5 m² de panneaux) peut produire entre 900 et 1 400kWh par an.

Prenons un exemple concret pour comprendre, avec un foyer équipé de 8 panneaux solaires d’une puissance unitaire de 375 Wc, soit une puissance totale installée de 3 kWc. Cette installation occupe environ 15 à 20m2 de toiture et permet de produire en moyenne 3 200kWh d’électricité par an. Cette production peut toutefois varier en fonction de l’ensoleillement, oscillant entre 2 700 et 4 200kWh annuels selon la région, l’orientation du toit et les conditions météorologiques. Imaginons que ce foyer consomme environ 5 000kWh d’électricité par an. Grâce à la production de 3 200kWh par an de son installation solaire, ce foyer peut potentiellement couvrir 64% de ses besoins énergétiques annuels (3 200kWh / 5 000kWh * 100%).

Avec un coût moyen de l'électricité à 0,20 € par kWh (le coût peut varier), la production solaire permettrait à ce foyer d'éviter l'achat de 3 200kWh auprès de son fournisseur d'énergie, ce qui représente une économie annuelle de 640€ (3 200kWh * 0,20€/kWh).

Dans de nombreux cas, l'électricité produite en surplus et non consommée instantanément peut être revendue au réseau électrique, générant ainsi un revenu supplémentaire qui vient réduire davantage la facture d'électricité annuelle. Ce surplus peut également être stocké dans des batteries si le système solaire en est équipé. 

Ces économies cumulées permettent d’amortir progressivement le coût de l’installation. Le retour sur investissement (ou ROI) peut alors être calculé à l’aide de la formule suivante : 

ROI = (bénéfice net / coût total de l’installation) x 100

Ce calcul permet d’évaluer au bout de combien d’années l’installation sera rentabilisée.

Oui, les panneaux solaires peuvent contribuer à réduire les factures de chauffage, en particulier les panneaux solaires thermiques et hybrides (photovoltaïques + thermiques). 
Les panneaux thermiques sont une bonne solution pour réduire vos factures de chauffage. Les panneaux thermiques captent la chaleur du soleil pour chauffer un fluide caloporteur. Ce fluide transmet la chaleur à l’eau contenue dans un ballon tampon. Cette eau chauffée peut être utilisée pour la production d’eau chaude sanitaire et pour le chauffage (via radiateurs à eau ou plancher chauffant hydraulique).

En moyenne, une installation solaire thermique peut fournir entre 500 et 800kWh/m2/an. Par exemple, pour une maison équipée d’environ 5 à 8m2 de capteurs solaires thermiques, cela représente environ 3 000 à 6 000kWh de chaleur par an. Cela permet de couvrir entre 30 et 60% des besoins en chauffage d’un logement bien isolé (chiffre variant en fonction de la situation géographique et des équipements). 

Contrairement aux panneaux thermiques, les panneaux solaires photovoltaïques transforment l’énergie du soleil en électricité. Ceci peut être une bonne alternative, car celle-ci peut alimenter directement vos équipements de chauffage électrique comme des radiateurs électriques à inertie, un plancher chauffant électrique et une pompe à chaleur (PAC). Dans ce dernier cas, la pompe à chaleur est un excellent complément aux panneaux photovoltaïques. Elle fonctionne grâce à l’électricité et peut chauffer votre logement, surtout si celle-ci est de type air/eau ou géothermique. Alimentée en partie par l’énergie solaire, elle permet de réaliser d’importantes économies. 

En France, une installation photovoltaïque moyenne pour un foyer résidentiel est d’environ 3 kWc. Cela correspond généralement à 8 à 10 panneaux solaires installés sur le toit. En moyenne, cette installation produit entre 2 400kWh et 4 200kWh d’électricité par an, selon la région et l’ensoleillement (plus dans le sud, un peu moins dans le nord). Cette production peut donc couvrir une partie des besoins en chauffage si celui-ci est électrique. 

Une installation solaire bien dimensionnée permet de réduire considérablement votre facture de chauffage. En combinant panneaux photovoltaïques et thermiques, ou en les couplant à une pompe à chaleur, il est possible d’aller encore plus loin dans l’autonomie énergétique.

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Pour bien comprendre les facteurs qui influencent la performance d'une installation solaire, il est essentiel de s'intéresser aux caractéristiques des panneaux solaires eux-mêmes. La technologie de fabrication et la qualité des matériaux utilisés jouent un rôle important dans le rendement et la durabilité des panneaux solaires. De plus, de nombreux facteurs extérieurs (ensoleillement, orientation, inclinaison…) ont un rôle important dans la production d’énergie. 

La production d’énergie solaire dépend fortement du type de technologie utilisée pour la fabrication des panneaux photovoltaïques. Le rendement, c’est-à-dire la capacité d’un panneau à convertir l’énergie solaire en électricité, varie principalement selon la nature du silicium utilisé : 

De nouvelles technologies sont actuellement en développement. Parmi elles, les cellules à couches minces de nouvelle génération permettent de déposer des couches semi-conductrices extrêmement fines sur des supports flexibles. Elles offrent une grande légèreté et une certaine souplesse d’installation, bien qu’elles restent aujourd’hui minoritaires. 

Actuellement, plus de 90% des panneaux solaires vendus sont des cellules à base de silicium, en raison de leur fiabilité, de leur durabilité et de leur performance. 

La production d’énergie solaire d’un panneau dépend fortement des conditions météorologiques et de son emplacement géographique. En effet, pour une même installation, le rendement peut varier d’une région à une autre.

Voici un exemple de production moyenne par année, selon les zones géographiques : 

Il est important de noter que l’installation de panneaux solaires reste rentable dans toute la France. En moyenne, une installation réalisée par un professionnel certifié RGE garantit un amortissement de 12 ans. 

En plus de l’ensoleillement, la température joue également un rôle important. En effet, contrairement aux idées reçues, les panneaux solaires n’apprécient pas la chaleur. Pendant une canicule, un risque de surchauffe peut même survenir, réduisant ainsi le rendement des panneaux solaires. La température idéale pour un rendement optimal est de 25°C. Notez que chaque degré au-dessus de 25°C fait perdre aux panneaux solaires jusqu’à 0,5% de leur efficacité. 

La saison et l’heure de la journée ont leur rôle à jouer dans la production d’énergie solaire : 

La production d’électricité solaire ne dépend pas uniquement de la météo ou de la région. La qualité de l’installation joue un rôle important dans le rendement global. 

L’orientation et l’inclinaison des panneaux solaires : 

Par exemple, pour une installation située à Marseille, orientée plein est, avec une inclinaison de 45° et un taux de performance de 84 %, le rendement estimé serait le suivant :

Le rendement réel est obtenu grâce à ce calcul : Production optimale x taux de performance. Notez que plus l’orientation et l’inclinaison sont éloignées des conditions idéales, plus la production est impactée. 

Quelques remarques sont également à retenir concernant le branchement et qualité de l’onduleur : 

L’âge des panneaux solaires :
Les panneaux photovoltaïques ont une durée de vie de plus de 30 ans. Cependant, leur capacité de production diminue progressivement. En moyenne, ils perdent -0,5% chaque année après les premières années d’utilisation. 

La taille de l’installation solaire :
Plus le nombre de panneaux est élevé, plus la production annuelle l’est également, à condition que les conditions d’ensoleillement soient homogènes et optimisées sur l’ensemble de la surface installée.

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De plus en plus de propriétaires adoptent l’énergie solaire pour réduire leur facture d’électricité. Comme vu précédemment, la production solaire dépend de plusieurs facteurs : la localisation, la puissance de l’installation, l’orientation, l’inclinaison et l’ensoleillement. 

Pour estimer la production journalière d’un panneau ou d’un système photovoltaïque, la formule suivante est utilisée : 

Production (en kWh) = Puissance de l’installation (en kWc) x Durée d’ensoleillement (en h) X Rendement (en %)

La puissance d’un panneau solaire s’exprime en kilowatts-crête (kWc). La durée d’ensoleillement dépend de la région. Par exemple, dans le sud de la France, l’ensoleillement est supérieur à celui du nord. 

Voici deux scénarios pour calculer la production d’énergie solaire : 

Si l’on prend l’exemple d’un système de 6 kWc installé dans une région comme Lille, où l’ensoleillement est plus faible (3 heures par jour en moyenne sur l’année), avec un ensoleillement moyen de 20%. 

Notez bien que cela est une estimation basse. En réalité, selon les moyennes nationales, on estime entre 6 000 et 6 500 kWh/an pour une installation de 6 kWc. 

Cette fois-ci, on adapte ce scénario avec une région très ensoleillée, comme Nice, où l’ensoleillement est d’environ 5h par jour, avec le même rendement de 20%. 

Pour ce cas également, avec de meilleures conditions (inclinaison, orientation, température), la production moyenne serait de 8 000 à 8 400 kWh/an pour une installation de 6 kWc. 

Comment estimer la production solaire chez vous ?
Plusieurs données sont à prendre en compte : 

Pour déterminer la puissance optimale et la production potentielle de votre toiture, il est fortement conseillé de faire appel à un professionnel. Des entreprises spécialisées peuvent réaliser un bilan solaire complet afin de vous aider à dimensionner l’installation de façon rentable et adaptée. 

Quelle est la production annuelle moyenne des panneaux solaires pour des puissances de 3, 6 et 9 kWc ?

Selon les moyennes nationales constatées, un panneau solaire de 1 kWc peut produire entre 900 et 1 400 kWh/an en France, en fonction notamment de la zone géographique de son installation et donc du temps d’ensoleillement perçu par le système. On estime en effet une production moyenne de 900 kWh/kWc/an au nord du pays, contre 1 400 kWh/kWc/an dans le sud, notamment du fait d’un ensoleillement différent.

Grâce à ces données nationales, on peut estimer les productions annuelles moyennes des puissances photovoltaïques les plus couramment installées en France, soit 3, 6 ou 9 kWc :

Pourquoi bien dimensionner son installation solaire ?
Un bon dimensionnement permet de réduire sa facture d’électricité, de couvrir ses besoins actuels et futurs, de maximiser son investissement et de valoriser son logement. Vous pouvez faire un bilan solaire personnalisé par un professionnel pour déterminer la surface disponible sur votre toiture, l’orientation et l’inclinaison idéales, et la puissance optimale pour votre installation solaire. 

Bien que robustes et durables, les panneaux solaires connaissent une baisse progressive de leur rendement au fil des années. Cette dégradation, généralement estimée à 0,5% par an, reste relativement modérée, ce qui permet aux installations photovoltaïques de rester performantes pendant plusieurs décennies. Cependant, au-delà des recommandations de base comme l’entretien régulier ou d’éviter les zones d’ombre, il existe plusieurs solutions supplémentaires pour surveiller et améliorer leur efficacité sur le long terme. 

Pour garder un œil sur la performance des panneaux solaires, quelques outils de supervision sont aujourd’hui disponibles. Ces dispositifs souvent intégrés dans l’onduleur ou accessibles via une application permettent de visualiser la production électrique en temps réel, de suivre les courbes de production journalière, hebdomadaire ou mensuelle, et d’identifier rapidement toute anomalie ou baisse anormale de rendement. Ce suivi a pour but de détecter des dysfonctionnements invisibles à l'œil nu (cellules endommagées ou défauts électriques).

Les trackers solaires sont des dispositifs motorisés qui orientent les panneaux solaires tout au long de la journée pour suivre la trajectoire du soleil. Ils permettent de maximiser l’exposition au rayonnement solaire, en particulier à l’aube ou en fin d’après-midi, où le soleil est bas. L’avantage peut être significatif : un gain de production pouvant atteindre 30% par an.

Depuis quelques années, il est possible d’installer des panneaux solaires bifaciaux. Ils sont capables de capter la lumière sur la face avant et la face arrière. Ce type de panneau utilise les reflexions lumineuses sur les surfaces claires (sable, béton clair, gravier blanc…) pour produire un surplus d’électricité. Les panneaux bifaciaux sont généralement installés en hauteur, sur des ombrières photovoltaïques par exemple. 

Au-delà de la production, l’optimisation peut concerner l’usage de l’électricité produite. Vous pouvez recourir à un gestionnaire d’énergie intelligent. Ces systèmes automatisés surveillent en permanence la production et la consommation d’énergie du foyer afin de prioriser l’usage des appareils électroménagers lorsque les panneaux produisent le plus. Cette gestion permet également de stocker l’énergie produite en surplus dans une batterie (si installée) et de réduire au maximum la dépendance au réseau public. Ce type de gestion permet d’augmenter le taux d’autoconsommation et de permettre des économies allant jusqu’à 60% sur la facture annuelle d’électricité. 

Il est important de réagir rapidement face à une chute de production. En effet, une diminution soudaine peut avoir des causes variées : panne d’onduleur, déconnexion d’un module, problème de câblage… L’intervention rapide d’un professionnel certifié permet d’éviter que la perte ne s’installe durablement et de minimiser l’impact financier.

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