L’énergie solaire est devenue une solution populaire et durable pour répondre aux besoins énergétiques croissants des foyers et des entreprises à travers le monde. Cependant, une question fréquente se pose lors du dimensionnement d’une installation photovoltaïque : « Combien de panneaux me faut-il ? »
Il est essentiel de comprendre le processus de dimensionnement des panneaux solaires afin de garantir une installation efficace et adaptée à vos besoins spécifiques. Cependant, il n’existe pas de réponse universelle, car le dimensionnement dépend de plusieurs facteurs. Les objectifs de consommation énergétique, le niveau d’ensoleillement, l’efficacité des panneaux solaires et les conditions environnementales sont autant de variables qui entrent en jeu dans le calcul précis du nombre de panneaux nécessaires.
Voici quelques points clés à prendre en considération lors du dimensionnement de votre installation solaire, ainsi que les méthodes de calcul recommandées par les professionnels de l’énergie solaire pour déterminer la taille appropriée de votre système solaire.
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Les facteurs à prendre en compte lors du dimensionnement d’une installation photovoltaïque :
Le niveau d’ensoleillement :
Le niveau d’ensoleillement de votre région joue un rôle crucial dans le dimensionnement de votre système photovoltaïque et dans la détermination de la puissance requise pour assurer une production d’énergie solaire optimale.
Contrairement à certaines idées répandues, il est tout à fait possible d’entreprendre un projet photovoltaïque dans toutes les régions de France, car le territoire offre des conditions favorables à cette technologie. Toutefois, Les régions avec plus d’heures d’ensoleillement produisent davantage d’énergie solaire, ce qui entraîne des besoins en puissance différents d’une zone à une autre, en fonction de l’ensoleillement moyen quotidien.
Le lieu de l’installation :
L’emplacement de votre maison, son orientation par rapport au soleil ou encore les zones d’ombrages (arbres, immeubles…) sont également des facteurs à prendre en compte lors du dimensionnement de votre projet d’installation. En fonction de ces critères, vous pouvez avoir besoin d’installer davantage de panneaux solaires pour répondre à vos besoins. Mais encore faut-il avoir assez de place pour les accueillir !
La taille de votre toiture détermine la surface disponible pour l’installation des panneaux solaires. Plus la surface est grande, plus vous pourrez installer de panneaux solaires et ainsi augmenter la capacité de production d’électricité de votre système.
L’inclinaison de la toiture joue également un rôle important. Une inclinaison optimale permet aux panneaux solaires d’être exposés directement aux rayons du soleil, ce qui favorise une meilleure capture de l’énergie solaire. Une inclinaison recommandée se situe généralement entre 30 et 35 degrés, mais cela peut varier en fonction de votre emplacement géographique et de l’objectif de production souhaité.
Il est important de noter que l’orientation de la toiture par rapport au soleil peut également influencer la performance des panneaux solaires. Une orientation sud est généralement l’idéale, car elle permet une exposition maximale au soleil tout au long de la journée. Cependant, les orientations EST et OUEST peuvent également être viables dans certains cas.
La puissance des panneaux solaires :
La puissance des panneaux solaires est un élément clé dans le dimensionnement d’une installation solaire. La puissance d’un panneau solaire est mesurée en watts crête (Wc) et correspond à la capacité maximale de production d’électricité du panneau dans des conditions idéales d’ensoleillement.
Pour dimensionner votre installation solaire, vous devez prendre en compte votre consommation énergétique actuelle et future, ainsi que les objectifs que vous souhaitez atteindre. En fonction de ces facteurs, vous pouvez déterminer la puissance totale nécessaire pour couvrir vos besoins en électricité.
Lors du choix des panneaux solaires, il est important de considérer leur puissance individuelle. Des panneaux solaires de plus haute puissance peuvent générer plus d’électricité par unité de surface et réduire ainsi le nombre de panneaux nécessaires pour atteindre votre objectif de production. Cependant, des panneaux solaires plus puissants peuvent également être plus coûteux.
Le mode de consommation
Le mode de consommation joue un rôle crucial dans le dimensionnement des panneaux photovoltaïques car il détermine la quantité d’électricité produite et utilisée. Voici comment les différents modes de consommation peuvent influencer le dimensionnement :
Autoconsommation totale :
Si vous consommez toute l’électricité produite par vos panneaux solaires (autoconsommation totale), vous devez dimensionner votre installation en fonction de votre consommation énergétique actuelle et future. Cela implique de calculer la puissance nécessaire pour couvrir vos besoins quotidiens et de calculer le nombre de panneaux approprié en conséquence.
Stockage d’énergie :
Si vous prévoyez de stocker l’électricité excédentaire dans des batteries pour une utilisation ultérieure, vous devez tenir compte de la capacité de stockage nécessaire en plus de la consommation directe. Cela nécessite une installation solaire plus grande pour compenser les pertes énergétiques liées au stockage.
Revente du surplus :
Si vous avez l’intention de revendre l’excédent d’électricité à un fournisseur d’énergie, vous pouvez dimensionner votre installation pour maximiser la production et la vente. Dans ce cas, vous devrez estimer la quantité d’électricité excédentaire que vous pouvez générer et choisir un nombre de panneaux solaires en conséquence.
Procédure de dimensionnement d’une installation photovoltaïque :
Etape 1 : Évaluer votre consommation électrique
Afin d’estimer avec précision la puissance solaire souhaitée, vous devez d’abord estimer votre consommation électrique. En effet, les besoins énergétiques varient d’un foyer à l’autre et dépendent de plusieurs facteurs, tels que :
Le nombre de personnes vivant dans votre maison.
La surface de votre maison, qui peut influencer la quantité d’électricité nécessaire pour la climatisation, l’éclairage, etc.
Le temps que vous passez chez vous.
Vos habitudes en matière d’utilisation d’appareils électriques, tels que la télévision, la climatisation…
Il existe plusieurs méthodes de calcul pour déterminer vos besoins énergétiques. Vous pouvez consulter vos factures d’électricité pour obtenir une estimation de votre consommation mensuelle moyenne. Vous pouvez également utiliser des outils en ligne ou faire appel à un professionnel de l’énergie solaire qui pourra effectuer une évaluation détaillée de vos besoins.
1ère méthode : lecture de la facture
Pour estimer votre consommation électrique à partir de votre facture, il faut tout d’abord vérifier la période de facturation, qui peut être mensuelle, bimestrielle ou annuelle. Ensuite, repérez la section de la facture qui indique votre consommation d’électricité exprimée en kilowattheures (kWh). Pour obtenir une estimation de votre consommation moyenne, il suffit de diviser cette consommation totale par le nombre de mois couverts par la facture.
2ème méthode : compteur Linky
Le compteur Linky est un type de compteur électrique intelligent qui permet de mesurer avec précision la consommation d’électricité d’un foyer.
En utilisant les données de consommation fournies par le compteur Linky, vous pouvez analyser les tendances de consommation et estimer votre consommation d’énergie. Par exemple, en comparant les relevés de consommation à différentes périodes de la journée, du mois ou de l’année, vous pouvez identifier les pics de consommation et connaître vos habitudes de consommation.
3ème méthode : estimer la consommation
Si vous venez d’emménager dans votre maison, vous pouvez calculer vos besoins énergétiques d’une autre manière. Pour cela, listez l’intégralité de vos appareils électriques, estimez leur durée d’utilisation sur une journée, et multipliez ce temps par leur puissance (en watts). Il ne vous reste qu’à additionner la consommation de chaque appareil pour obtenir votre besoin journalier. Vous pouvez multiplier ce chiffre par 365 pour obtenir votre consommation annuelle.
Etape 2 : Calculer l’énergie à produire
L’énergie à produire est déterminée en prenant en compte la charge journalière consommée (Ec) et un coefficient correcteur (k) qui prend en considération les pertes. Ainsi, l’énergie à produire est calculée en divisant l’énergie consommée par le coefficient correcteur.
Ep = Ec / k
Il est important de noter que l’énergie produite est toujours supérieure à l’énergie consommée (Ec) afin de prendre en compte les pertes et les incertitudes.
Quelle valeur choisir pour le coefficient (k) ?
Le coefficient de correction (k) est un paramètre global calculé en tenant compte de plusieurs facteurs, notamment :
Les variations climatiques imprévisibles.
L’angle d’inclinaison des panneaux solaires qui n’est pas ajusté en fonction des saisons peut affecter leur rendement.
La manière dont les modules solaires fonctionnent et atteignent leur rendement optimal peut varier.
Le rendement lors des cycles de charge et de décharge de la batterie peut avoir un impact sur l’efficacité globale du système.
Le rendement de l’onduleur et du régulateur de charge.
Les pertes énergétiques lors de la transmission de l’énergie entre les différents composants du système solaire.
Il faut noter qu’un coefficient proche de 1 indique une meilleure efficacité de votre installation. Le tableau suivant présente les valeurs du coefficient de correction pour différentes configurations.
Etape 3 : Calculer la puissance crète des panneaux à installer
La puissance crête à installer (Pc) dépend de l’énergie produite (Ep) et du nombre d’heures d’ensoleillement (Ne). La formule pour calculer la puissance crête est :
Pc = Ep/Ne.
Le nombre d’heures d’ensoleillement (Ne) est déterminé par le rapport entre l’irradiation* solaire (Ir) en Wh/m² et l’irradiance** en W/m². L’irradiance étant considérée de 1000 W/m² dans des conditions standards. Ainsi, on obtient Ne = Ir/1000, ce qui permet de calculer Pc = (Ep/Ir)*1000
Pour déterminer l’irradiation solaire (Ir) d’un lieu spécifique, il existe des sites qui fournissent des cartes d’irradiation pour différentes régions ou pays. Par exemple, le site de Solargis propose une carte d’irradiation pour plus de 180 pays.
*L’irradiation solaire quantifie l’énergie reçue par unité de surface provenant du rayonnement solaire incident. Cela correspond à la puissance totale reçue pendant une période donnée, exprimée en joules par mètre carré (J/m²) ou en watt-heure par mètre carré (Wh/m²).
**L’irradiance, quant à elle, représente la puissance du rayonnement solaire par unité de surface. Elle est mesurée en watts par mètre carré (W/m²) dans le système international d’unités.
Etape 4 : Calculer le nombre de modules à installer
Le nombre de modules à installer est déterminé par la puissance crête à installer (Pc) exprimée en watt-crête, ainsi que par la puissance crête unitaire (Pcu) du modèle de panneau solaire choisi, également en watt-crête. En utilisant ces valeurs, il est possible de calculer le nombre de modules nécessaires pour l’installation :
Nombre = Pc/pcu
Cas pratique :
Prenons un exemple concret pour illustrer ces formules :
Supposons que vous ayez une charge énergétique quotidienne (Ec) de 20 kWh et que le coefficient correcteur (k) pour votre système solaire soit de 0.8. Cela signifie que vous souhaitez produire une énergie (Ep) supérieure à l’énergie consommée pour tenir compte des pertes et des incertitudes.
Ep = Ec / k
Ep = 20 kWh / 0.8
Ep = 25 kWh
Maintenant, passons au calcul de la puissance crête des panneaux à installer (Pc). Supposons que l’irradiation solaire (Ir) de votre lieu soit de 1,67 kWh/m²/jour.
Ne = Ir / 1000
Ne = 1.67 kWh/m²/jour / 1000
Ne = 0.00167 h
Pc = Ep / Ne
Pc = 25 kWh / 0,00167
Pc = 14970 Wc (soit 14.97 kWc)
Maintenant, pour déterminer le nombre de modules à installer, vous avez besoin de connaître la puissance crête unitaire (Pc unit) du modèle de panneau solaire que vous avez choisi. Supposons que Pc unit soit de 300 Wc (watt-crête).
Nombre = Pc / Pc unit
Nombre = 14970 Wc / 300 Wc
Nombre = 49.9
Dans cet exemple, vous auriez besoin d’installer environ 50 modules solaires de 300 Wc chacun pour répondre à votre charge énergétique quotidienne et prendre en compte les pertes et les incertitudes.
En somme, le dimensionnement d’une installation photovoltaïque est un processus complexe qui nécessite la prise en compte de multiples facteurs. Il est recommandé de faire appel à des professionnels de l’énergie solaire pour obtenir une évaluation précise et concevoir un système solaire adapté à vos besoins spécifiques. Une installation correctement dimensionnée permettra de maximiser l’utilisation de l’énergie solaire et de bénéficier des avantages d’une solution énergétique durable et respectueuse de l’environnement.
