22 janv. 2012

Calculer la production réelle d'un panneau solaire

La production d'une cellule photovoltaïque dépend évidemment du soleil. Par conséquent il est impossible de dire par avance quelle quantité d'électricité produira un panneau solaire : la production sera différente selon l'endroit où vous l'installerez et même suivant la position que vous lui donnerez.
L'objectif de cet article est de vous aidez à évaluer la production réelle à l'endroit où vous envisagez d'installer vos panneaux solaires.

Watt, watt-crête, watt-heure ?


La puissance des panneaux solaires est exprimée en watt-crête : un panneau de 1kWc produit une puissance de 1kW dans des conditions standards, l'énergie produite est donc de 1kWh par heure dans ces même conditions. Mais attention cela n'est vrai que dans un laboratoire, pour une installation réelle, il n'y a pas de lien direct entre watt-crête, watt et watt-heure ! 
L'énergie produite dans des conditions réelles sera en général nettement inférieure à celle qui aurait été produite dans des conditions standards. Elle dépendra essentiellement de 3 facteurs :
  • le rayonnement global journalier, c'est-à-dire l'ensoleillement
  • la position des panneaux solaires (orientation et inclinaison)
  • la température

Il existe deux façons de calculer la production :


Première étape : le soleil


Pour commencer vous devez chercher quelle est, dans votre région, la quantité d'énergie reçue chaque jour du soleil. Cette quantité est appelée irradiation journalière ou rayonnement global journalier ou rayonnement solaire intégré, elle s'exprime en Watt-heure par mètre carré par jour (Wh/m²/j) pour une inclinaison donnée.
Cette donnée peut être obtenue auprès des services météorologiques ou de professionnels (par exemple votre fournisseur de panneaux solaires). De très nombreuses mesures sont disponibles dans la bases de données du logiciel canadien RETScreen (téléchargeable gratuitement ici)

L'ensoleillement varie évidemment en fonction de la saison, il est donc souvent fourni en moyenne mensuelle. Dans la pratique c'est surtout la valeur du mois le plus mauvais (en hiver dans les zones tempérées, pendant la saisons de pluies dans les zones équatoriales et tropicales) qui va nous intéresser puisque objectif est de concevoir une installation solaire capable de couvrir les besoins en énergie pendant toute l'année : qui peut le plus peut le moins, le dimensionnement sera en général basé sur le plus mauvais mois.
La valeur du meilleurs mois peut aussi être intéressante pour avoir une idée de la production maximale de l'installation.
La valeur fournie dépend également de l'angle sous lequel la mesure a été effectuée. En général la mesure est effectuée à l'horizontale. Si vous souhaitez obtenir l'irradiation selon un autre angle, il vous suffit de diviser la valeur à l'horizontale par le cosinus de l'angle qui vous intéresse.

Pertes liées à l'orientation des panneaux 


L'angle formé par les rayons du soleil et le panneau solaire est appelé angle d'incidence (noté α). La production est maximale si les rayons du soleil atteignent la surface du panneau perpendiculairement à midi (heure solaire).
Inclinaison de 90° par rapport aux rayons du soleil (au centre) = production optimale
En général, on cherche à optimiser la production pendant le mois de plus faible ensoleillement : il faut donc que les rayons du soleil soient perpendiculaire au panneau pendant ce mois.
Pour en savoir plus à ce sujet voir l'article : Trouver l'orientation et l'inclinaison optimale pour un panneau solaire

Lorsque les rayons du soleil n'atteignent pas le panneau sous l'angle optimal, le rendement est approximativement :
sinus (α)


     

Pertes liées à la température


La puissance-crête est donnée pour une température de 25°C. Si la température réelle est très supérieure à cette valeur, il faudra en tenir compte. Les pertes seront alors de 0.4% par degrés pour une cellule mono ou polycristalline (les plus courantes) et de 0.3% par degrés pour les autres technologies.
Attention : il s'agit de la température du panneau solaire et non de la température ambiante. La température du panneau est supérieure à la température l'air (par exemple de 10°C).

Pour conclure


L'énergie qui sera fournie pour 1kWc installé est environ :
Rayonnement global journalier x sin(α) x (1 - (température - 25) x 0.004)

Pour aller plus loin :

Vous avez encore des questions ? Quelque chose n'est pas clair ? Dites le dans les commentaires et faites progresser cet article.

46 commentaires:

  1. est ce necessaire ondulaire solaire

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  2. Ces articles sont d'une clarté éblouissante!
    Ils m'ont permis d'améliorer le rendement de mon installation PV de manière significative (inclinaison).
    Merci!!!

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  4. Lorsqu'il est écrit (température - 25), si l'on calcule pour une température de 25°C on obtiens 0? Pourriez-vous m'éclairer s'il vous plait? merci!

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  5. En effet, il y a une erreur dans la formule. Il fallait lire :(1-(temperature-25)x0.004)

    Si la température du panneau est de 25°C, il n'y a pas de pertes. Si elle est de 26°C, on perd 0.4%. Si elle est de 35°C, il y a 4% de pertes, etc. A l'inverse, la production augmente quand la température diminue.

    L'erreur est corrigée. Merci de l'avoir signalée !

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  8. Ne manque-t-il pas des valeurs absolues dans cette expression : Rayonnement global journalier x sin(α) x (1 - (température - 25) x 0.004) ?

    Si la température est supérieur à 25 degré, l'énergie fournie sera négative. Et inversement, si la température est inférieur à 25 degré, l'énergie fournie sera positivie.

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    1. Non. Refaites votre calcul. Vous avez manqué le facteur 0.004 ou la soustraction.

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  9. Pour un rayonnement global en kWh/m², en quelle unité s'exprime l'énergie fournie ?

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    1. Je comprend pas très bien la question. Mais a priori une énergie s'exprime en Wh ou en kWh. sans doute en kWh dans votre cas.

      Il y a une interro quelque part sur l'énergie solaire en ce moment ?

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  10. Si l'installation ne fournie pas 1kWc mais 1Wc...est-ce le même calcul ?
    "L'énergie qui sera fournie pour 1kWc installé est environ :

    Rayonnement global journalier x sin(α) x (1 - (température - 25) x 0.004)"

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    1. Oui, simplement le résultat sera en W et non en kW.

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    2. svp donnez moi un article sur l'aide a l'instalation de panneaux solaire

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  11. Bonjour!
    Déjà je tiens à dire que l'article est très bien expliqué.
    Mais j'ai tout de même une question.
    J'ai une valeur de production en kWh et j'aurais besoin de retrouver à partir de cela, la valeur d'ensoleillement. Comment faire s'il vous plaît?

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  13. je cherche un logiciel de calcul de dimensionnement svp

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    1. PVsys c'est un logiciel spécifié pour la dimensionnement

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  14. sunsoglobal.com u va trouv un logiciel pour dimensionn. moi j cherche comment faire un dimensionnement avc ds calculs si tu as ta production journaliere. merci

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  15. Bonjour à tous,
    J'ai trouvé cette formule:
    • Pc (Wc) : puissance crête des modules PV
    • Bj (Wh/j) : besoin énergétique journalier
    • Aj (Wh/m²/j) : apport solaire quotidien
    • Estc (W/m²) : Irradiance aux conditions STC (1000 W/m²)
    • Pr (%) : Performance ratio (0.7 % par convention)

    Pc = (Estc * Bj) / (Aj * Pr)
    Et je ne comprend pas ce qu'est: Aj
    Les m^2 de Estc sont des m^2 de planète; mais que sont les m^2 de Aj
    Des m^2 de panneaux ?
    Merci d'apporter un peu de lumière

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  16. Bonjour,

    Pourquoi cette formule n'est applicable qu'à :

    "L'énergie qui sera fournie pour 1kWc installé est environ ... "

    Est ce que cela signifie que si mon panneau fournie une valeur théorique de 2kWc je devrais multiplier cette formule par un coefficients 2 ?

    Merci d'avance pour votre réponse.

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  17. Arimalt.
    Bonjour du Sénégal où nous avons un des plus bel ensoleillement de la planète !
    Ma question est très simple, combien de m² de panneau solaire dois-je installer sur ma terrasse si je veux couvrir ma consommation mensuelle qui tourne autour de 150 kwh et ainsi pallier aux défaillance de la SENELEC ? Messieurs Sinus et Cosinus n'étant pas mes amis j'ai du mal à me lancer dans des calculs qui ne sont pas à ma porté!

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    1. Bonjour,

      Dans ce cas, je vous conseille d'utiliser le simulateur de la Commission Européenne : http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php?lang=en&map=africa#
      Il vous suffit de sélectionner votre position et d'entrer une puissance crête pour avoir la production. Le fonctionnement est décrit plus en détail dans cet article : http://energie-developpement.blogspot.fr/2011/09/solaire-logiciel-gratuit-pour-evaluer.html

      E&D

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  18. Bonjour,

    Si mon énergie fournie est en wc et non kwc je dois alors exprimer le Rayonnement global journalier en Wh/m²/j ou en KWh/m²/j ?

    Merci d'avance.

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    1. En Wh/m²
      ton J à la fin e sert a rien car 1j = 1w/s

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  21. Bonjour,

    Comment calculez-vous la température du panneau ?

    Merci !

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  22. Bonjour tt le monde ,
    S'il vous plait ,j'ai entrain de modélisé un panneaux photovoltaïque ,,et j'ai une ambiguïté au niveaux de la compréhension de la puissance qui délivré par ce panneaux ,est ce que le (Pmpp=Vmpp*Impp) ou bien P(>ou<)Vco*Ico ?
    NB : Je fais des simulation de panneaux en circuit ouvert .
    Merci

    cordialement

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  23. j'ai une consommation annuelle de 4725 KWh, comment définirai-je la surface de panneaux PV que j'aurai besoin pour répondre à cette consommation??

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  24. bonjour je suis nouveau sur le site et dans le domaine certe nous avons eu les besoins energetiques d'un village par jour 400kwh par jour comment proceder pour dmensionner le champ pv

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  25. Bonjour,
    est-ce à dire que la production des panneaux est plus faible sous nos cieux si bien ensolleillés? Alors là, c'est une irronie de la nature!

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  26. Merci pour l'article qui est très bien fait. Je vous conseille également celui-là qui explique les critères à prendre en compte pour calculer la rentabilité d'un paneau solaire sur le long terme.

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  27. Bonjour,
    ma question est la suivante :
    lorsqu'un pays mentionne qu'il a une capacité de 10 GW de production photovoltaÏque, à quoi cela correspond-il exactement ?
    Est-ce la puissance qui serait produite dans les situations standard? Dans ce cas on aurait 1 KW =1 KWc et ce n'est manifestement pas le cas.
    Est-ce la puissance maximale que pourrait produire les panneaux ? Typiquement dans des conditions de laboratoires. Ici encore cela serait certainement très éloigné de la réalité.
    Enfin, et c'est la solution la plus probable, est-ce que la puissance du parc du pays est calculée en prennant en compte les historiques d'ensolleillemnt du pays? Dans si on considère 2 pays avec le même parc (même quantité de panneaux solaires), avec le premier qui a un ensolleillement 2 fois plus important que le second, on dira que le premier a une capacité de production de 10 GW et le second de 5 GW.

    Merci de votre aide

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    1. Cette formulation ne veut pas dire grand chose. Dans la plupart des cas, je pense qu'il s'agit en réalité de Watt-crêtes, ce qui revient effectivement à exagérer très largement la puissance qui peut être produite.

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