Comment choisir la puissance de mes panneaux solaires photovoltaïques ?
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Vous souhaitez installer des panneaux solaires photovoltaïques pour alimenter votre logement en énergie et réduire vos factures d'électricité, mais vous vous demandez quelle puissance choisir. Si vous avez la tentation de faire ce choix sur la base de votre consommation d'électricité annuelle, n'y cédez pas ! Il existe un ensemble d'autres éléments à prendre en compte avant de vous lancer, tels que la quantité de vos appareils électriques, la variation de l'ensoleillement dans votre région, les conditions d'obtention des diverses aides de l'État, ou encore l'espace disponible pour votre installation photovoltaïque. Dans cet article, nous verrons comment faire le choix le plus éclairé selon votre situation.
Bien comprendre ce qu'est la performance d'un panneau solaire
Wc et puissance crête (ou nominale)
Ce que l'on appelle la puissance d'un panneau solaire désigne sa capacité de production d'énergie. De façon générale, on l'exprime par rapport aux mètres carrés que mesure le panneau. Étant donné que cette capacité de production est proportionnelle à la surface du panneau exposée aux rayons du soleil, cela permet de jauger facilement sa puissance et de le comparer à d'autres modèles. L'unité de mesure de la puissance d'un panneau est le "Watt crête" (Wc). On parlera aussi de "kiloWatt Crête" (ou kWc) à l'instar des kWh par an sur vos factures d'électricité. Aussi appelée puissance "totale" ou "nominale", cette puissance crête désigne le maximum de rendement dans des conditions optimales telles que le niveau d'ensoleillement ou l'orientation de vos panneaux. Comme nous le verrons plus bas, cette puissance crête est très rarement la puissance atteinte en réalité, étant donné que l'on ne peut jamais réunir toutes les conditions de rendement maximal à la fois. Par ailleurs, il peut arriver que vous lisiez sur les fiches techniques du produit le symbole Wp pour "Watt peak", qui n'est autre que "Watt crête" en anglais.
Les différents types de puissance : nominale, réelle et variable
La puissance nominale d'une installation photovoltaïque est sa puissance crête. Elle se mesure en laboratoire. C'est pourquoi elle se base sur des conditions optimum (aussi appelées "STC" pour Standard Test Conditions), impossibles à reproduire dans la réalité. En effet, vous n'aurez jamais à la fois un ensoleillement maximal toute l'année, une température ambiante idéale, zéro ombrage, et ainsi de suite. Il faut donc plutôt imaginer que, dans de bonnes conditions de capacité de production, votre projet solaire aura un rendement compris entre 75 et 80% de la puissance crête. D'où la notion de puissance réelle que, généralement, vous retrouverez aussi dans les caractéristiques de la fiche technique de vos panneaux. À ne pas confondre avec la puissance variable, qui désigne les fluctuations de la production d'électricité qu'un panneau peut générer en fonction des différentes conditions environnementales et de fonctionnement, comme les variations de l'ensoleillement, des ombres et de la température de votre zone d'habitation, ou encore l'orientation et l'inclinaison de votre installation. En définitive, c'est bien la puissance réelle qu'il faudra prendre en compte pour estimer la performance des panneaux solaires répondant à vos besoins.
Plus d'efficacité pour plus de rentabilité
Bien entendu, la puissance de vos panneaux solaires a une incidence directe sur les économies que vous réaliserez sur votre facture d'électricité annuelle. Or, on estime que la consommation permanente d'une maison (c'est-à-dire les appareils tournant en permanence tels que le réfrigérateur, la VMC ou encore la box Internet) peut être assurée par une puissance d'installation comprise entre 100 Wc et 1,5 kWc (dans la limite de 9 kWc par foyer fixée par la loi). Soit une économie annuelle allant de 100 à 200 € sur votre facture. Cela peut vous paraître peu, mais d'une part, vous pouvez l'améliorer en calculant le plus justement possible votre consommation, et en jouant sur les différents paramètres de cette dernière. Et d'autre part, ces chiffres sont à prendre avec des pincettes puisque, comme nous allons le voir, les conditions de votre installation influenceront directement la capacité de production de vos panneaux.
Les conditions de votre production d'énergie solaire
L'avantage géographique
Le premier paramètre faisant varier la capacité de production d'un panneau est la localisation géographique. Partant du principe que plus il y a de soleil, plus vos panneaux solaires produiront d'énergie, les installations photovoltaïques situées au sud de l'hexagone produisent naturellement plus que leurs homologues du nord. Car dans ces régions, et sauf exceptions, l'ensoleillement est maximal, la couverture nuageuse fine ou inexistante, et le temps d'ensoleillement plus long à l'échelle d'une année. Mais pour autant, habiter ailleurs que dans le sud ne doit pas vous dissuader ! D'autres paramètres sont évidemment à prendre en compte.
Les limites de l'ensoleillement
L'orientation et l'inclinaison de vos panneaux jouent aussi un rôle crucial. On sait qu'en France, la production d'énergie maximale est atteinte avec un angle d'inclinaison compris entre 30 et 35°, car il permet la plus grande absorption de lumière possible (du moment que vos panneaux sont orientés sud). Au-delà ou en deçà, les performances de votre installation diminuent. Dans une optique d'autonomie énergétique sur toute l'année, cet angle d'inclinaison devra plutôt être de 45°, afin de favoriser la production d'énergie en hiver. De plus, on privilégiera une orientation est/ouest en augmentant le taux de production sur la journée. Ainsi, bien cerner les moments où votre installation produit de l'énergie et où vous la consommez est essentiel pour choisir la puissance de vos panneaux photovoltaïques. Vous pourrez également envisager l'ajout d'une batterie de stockage afin de pallier la diminution de l'ensoleillement et les changements de saison.
Votre consommation et vos besoins
Dans votre consommation journalière, il faut distinguer 2 types : le "talon de consommation" (aussi appelé "bruit de fond") qui concerne tous les appareils tournant en continu ou de façon régulière, et le second type qui concerne les autres appareils (lave-vaisselle, micro-ondes, four, bouilloire, aspirateur...). Généralement, ces appareils sont gourmands en énergie car ils font l'objet d'une utilisation brève, répétée et intense. Par ailleurs, le choix de la puissance de vos panneaux solaires photovoltaïques ne sera pas le même selon ce que vous souhaitez en faire (autoconsommation partielle ou totale, ou vente du surplus d'électricité produite).
Les autres conditions
Elles peuvent sembler évidentes, mais parfois au point d'être ignorées jusqu'au moment de l'installation, c'est-à-dire trop tard ! Par exemple, l'ensoleillement de votre région ne prend pas en compte les zones d'ombre liées à la configuration-même de votre logement. Une rangée d'arbres ou un vis-à-vis peuvent ainsi avoir une influence non négligeable sur la capacité de production de votre installation. Vient ensuite la surface disponible sur votre toiture, qui déterminera, en plus de la puissance nécessaire, le nombre maximum de panneaux photovoltaïques que vous pouvez installer (pour rappel, la pause de panneaux au sol n'est pas éligibles aux aides de l'État telles que la prime à l'autoconsommation).
Enfin, d'autres critères essentiels sont à prendre en compte dans votre projet photovoltaïque, comme la dégradation naturelle des panneaux au fil du temps, liée à leur qualité d'origine et aux conditions environnementales. Cette dégradation engendre une perte de puissance de 0,5% par an en moyenne. On inclura aussi le choix de l'onduleur ou micro-onduleur qui convertit le courant continu des panneaux en courant alternatif utilisable, le prix d'achat de votre installation, ainsi que la fréquence d'entretien, puisque la saleté qui s'accumule sur les panneaux altère également leur efficacité.
Mesurer la puissance de votre projet photovoltaïque
Si vous en êtes à ce stade, c'est que vous avez déjà étudié l'ensemble des paramètres cités plus haut. Cela vous permettra en effet de faire des calculs au plus près de la réalité.
Quelle quantité d'énergie produit un panneau photovoltaïque de 1 m2 ?
Avant tout, la grande majorité des panneaux solaires photovoltaïques ne mesurent pas 1 mètre carré, mais 1,7. De plus, leur puissance réelle va dépendre de leur type.
Le panneau polycristallin
Composé de plusieurs cristaux de silicium, on le reconnaît à sa surface hétérogène et sa couleur bleutée. Ayant l'avantage d'être fabriqué facilement, son coût est plus abordable. Mais du fait de sa constitution, son rendement et sa puissance sont les plus faibles du marché après ceux du panneau amorphe (que l'on reconnaît à son aspect très léger, souple et pliable). On parlera ici de 250 à 300 Wc selon la taille du panneau. Le rendement moyen d'un panneau polycristallin se situe en général entre 14 et 18%.
Le panneau monocristallin
Reconnaissable à son aspect homogène noir, il est composé d'un seul cristal de silicium. Si son processus de fabrication est plus long, plus complexe et plus coûteux, engendrant un prix plus élevé, le panneau monocristallin affiche un rendement plus important (entre 16 et 24%), ainsi qu'une puissance supérieure, comprise entre 350 et 400 Wc selon sa taille. Cela correspond environ à une production de 270 à 420 kWh d'électricité par an. Ces belles performances reposent sur la capacité des cellules monocristallines à capter plus facilement la lumière du soleil, y compris lorsqu'elle est diffuse. C'est d'ailleurs la raison pour laquelle on privilégiera ce modèle de panneaux dans les régions sujettes à un ensoleillement mitigé. Viessmann propose d'ailleurs à ce titre ses modules photovoltaïques monocristallins Vitovolt 300.
Quelle est la production en kWh d'un panneau solaire ?
Cette question revient à se demander quels sont vos besoins en kWh. Or, comme on l'a vu, votre consommation se compose du bruit de fond et de vos autres usages. En général, on considère que les besoins énergétiques les plus importants se concentrent plutôt en journée. Ce sont ceux-là qu'il faut prendre en compte pour estimer la puissance dont vous aurez besoin. Et comme le rendement de vos panneaux dépend aussi de l'ensoleillement, choisissez des journées estivales. Ainsi, on met de côté la consommation du chauffage électrique dans la mesure où il fonctionne en hiver, et plutôt le matin et/ou le soir (des tranches horaires très peu ensoleillées). Néanmoins, on peut prendre en compte le chauffe-eau électrique qui peut être programmé en journée, ou encore la voiture électrique, à partir du moment où vous la rechargez en journée également.
Comprendre votre consommation et l'adapter
Pour affiner au maximum l'estimation de vos besoins en kWh, vous pouvez tout simplement relever la puissance affichée par votre compteur Linky aux heures d'ensoleillement. Ces chiffres vous permettront de prendre conscience de vos usages quotidiens et, si possible, de les optimiser. Par exemple, vous pouvez supprimer certains appareils dont vous savez que vous pouvez vous passer sans "privation" réelle (comme un congélateur, un sèche-linge ou une cave à vin), ou encore d'éteindre les appareils en veille, généralement très nombreux dans une maison standard. Ces quelques mesures vous éviteront de surdimentionner votre projet solaire, ce qui serait dommageable puisque, à moins de vendre le surplus de kWc produits, vous risquez de diminuer votre rentabilité. Enfin, sachez que vous pouvez tout à fait choisir la mise en place de deux installations distinctes : une pour votre consommation personnelle (partielle ou totale), et une autre pour générer une source de revenus via la vente d'électricité.
Connaître la puissance totale et la puissance réelle de votre installation
La puissance totale
Une installation est composée de plusieurs panneaux. Pour connaître sa puissance totale, il suffit donc d'additionner les puissances nominales de tous les panneaux. Ainsi, une installation de 10 panneaux de 350 Wc chacun affichera une puissance crête de 3,5 kWc. Dans tous les cas si vous avez le moindre doute, faire appel à un professionnel s'avère une très bonne option pour déterminer correctement vos besoins en termes de kWc.
La puissance réelle
Il existe plusieurs formules pour estimer la puissance réelle de votre installation. Toutes vous demanderont de connaître :
- La puissance crête totale de votre installation
- Le taux de dégressivité (ou de perte d'efficacité de vos panneaux) annuel en pourcentage
- Le nombre d'années de fonctionnement (n)
- Le nombre d'heures d'ensoleillement de votre région sur l'année.
La formule à appliquer est :
Puissance réelle = Puissance crête totale x (1-taux de dégressivité) puissance n
Le taux de dégressivité peut être calculé à partir des heures d'ensoleillement sur l'année, de l'orientation et de l’inclinaison des panneaux sur votre toiture, et de l'étendue des éventuelles zones d'ombres au-dessus de votre installation. Mais en moyenne, il atteint entre 0,5 et 1 % par an.
