Avant d’entrer dans le détail du calcul de la production d’un panneau solaire photovoltaïque, intéressons-nous d’abord à ce qui constitue la différence entre la puissance d’un module, et la production effective qui découle de son raccordement au réseau électrique.
Aussi, quels sont les facteurs qui influencent la production photovoltaïque?
-l’orientation et l’inclinaison des modules (cf section V): pour une irradiance donnée, un module mal orienté et/ou à une inclinaison inappropriée, produira moins qu’un module équivalent mieux positionné.
-l’évolution de l’irradiance, soit la quantité d’énergie reçue par une unité de surface: d’un jour sur l’autre, et d’une année sur l’autre en cumulé, les conditions d’ensoleillement varient, impactant directement la production photovoltaïque, à la hausse comme à la baisse.
-la température extérieure: au delà de 25°C, les modules solaires perdent en efficacité de conversion (c’est la notion de rendement électrique, qui est le rapport de la quantité d’énergie reçue via les rayons du soleil et la quantité d’énergie produite en électricité – les derniers modules monocristallins affichant des rendements de l’ordre de 23%)
-l’encrassement des modules, qui peut avoir deux types d’effet quant à la production électrique photovoltaïque, le premier étant la baisse de la production en raison d’une surface de captage réduite et donc d’un taux de conversion moindre. En fonction du type d’installation, du climat, des sources de pollution, cet effet se mesure entre 1 à plus de 20% de pertes de production directes. Le deuxième effet s’apprécie à plus long terme, lorsque le manque d’entretien débouche sur l’altération du module en lui même, et créant des défauts pouvant provoquer une moindre performance voire une panne (défaut d’isolement provoqué par la pousse de lichens entre le verre et le cadre, générant un échauffement appelé “point chaud” par exemple, qui peut s’avérer très dommageable pour l’installation dans son ensemble, au delà de la perte de production engendrée)
-d’autres facteurs (type d’onduleur, défauts sur l’installation, évènements climatiques type tornade, grêle,..), qui peuvent impacter négativement la production d’énergie électrique de source solaire.
Comment calculer la production réelle ?
Venons-en maintenant à la façon de calculer la production, qui sera donc une donnée estimée, et, comme vu précédemment, fortement dépendante de plusieurs facteurs qui peuvent considérablement faire varier la production réelle.
L’énergie estimée peut se calculer par l’application de la formule suivante:
Puissance du module (Wc ou kWw) x Rendement (par exemple de l’ordre de 20%) x surface de la centrale (m2) x irradiance (kWh/m2) x ratio de performance (production réelle vs production théorique – plus il est proche de 1, plus la centrale fonctionne au près de sa capacité théorique)
Afin de calculer précisément la production estimée photovoltaïque, de nombreux outils / services en ligne open source (PVGIS, AutoCalSol, PVsyst…) ou SaaS sont disponibles, offrant des fonctionnalités avancées en termes de simulation afin d’apprécier au mieux l’ensemble des critères de performance impactant les projets de centrales solaires.
Comment mesurer la production électrique effective ?
Une fois l’installation en service, il est possible de mesurer la production électrique effectivement générée par le raccordement de la centrale solaire au réseau, et par là même, éventuellement de mettre en place des mesures d’optimisation.
Ces actions de suivi (“monitoring” en anglais), peuvent permettre de mieux appréhender les variations de la production, et d’identifier rapidement d’éventuels défauts ou problèmes.
Les principaux fabricants d’onduleurs fournissent les applications de suivi permettant de surveiller différents paramètres liés à la production de la centrale solaire (Enphase, mySolarEdge, SMA, etc)
Comment mesurer l’impact du non nettoyage sur la production électrique issue du photovoltaïque?
Il peut être tentant de comparer les données de production de la centrale avant et après nettoyage; or l’irradiance et d’autres paramètres (température notamment) pouvant rapidement évoluer, cela ne permettra pas de discriminer précisément la part de la sous performance réellement liée à l’encrassement des modules.
La méthode la plus efficace afin d’estimer au plus près ces pertes est de nettoyer les modules reliés à un seul onduleur, et de comparer ensuite les données de production entre cet onduleur “propre” et celles des autres onduleurs de la centrale, pour lesquels les modules n’auront pas été nettoyés.
L’écart de production qui sera relevé aura tendance avec le temps à se résorber, les modules nettoyés subissant de nouveau un ré-encrassement progressif: cette méthode permet donc aussi de définir l’intervalle de nettoyage optimal entre deux nettoyages.
Il est aussi possible d’équiper la centrale solaire d’un ou plusieurs capteurs d’encrassement, notamment pour des centrales de très grande taille où la répartition de l’encrassement ne serait pas uniforme.
Pour calculer la production d’un panneau solaire photovoltaïque, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Le rayonnement solaire, la puissance-crête des panneaux solaires, la qualité des cellules photovoltaïques en silicium et l’orientation de l’installation solaire jouent un rôle essentiel. Une installation photovoltaïque bien conçue permet de produire de l’électricité solaire en courant continu, transformée ensuite en courant alternatif par l’onduleur. La production d’électricité peut être utilisée en autoconsommation ou injectée dans le réseau public avec revente du surplus. Les capteurs solaires peuvent également alimenter un chauffe-eau solaire thermique pour l’eau chaude sanitaire, rendant l’installation encore plus rentable. Un installateur qualifié optimise les performances et aide à bénéficier d’un éventuel crédit d’impôt.
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