Calcul de la production de panneau solaire : formule et simulateur

Comment savoir ce que mes panneaux solaires vont produire en électricité, avant même de les avoir installés ? Pour commencer, calculer le rendement de vos panneaux solaires vous permet de vérifier la rentabilité financière de votre installation photovoltaïque. Il existe des outils de simulation photovoltaïques simples tels que PVGIS et d’autres simulateurs. Dans cet article, nous vous guidons pas à pas pour comprendre facilement le calcul derrière la production d’un panneau solaire.

Sommaire :

Les panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité tout au long de l’année (mais majoritairement en saison estivale). Les cellules photovoltaïques intégrées dans les panneaux convertissent la luminosité provenant des rayons du soleil en électricité. On obtient donc des kWh qui alimentent vos équipements.  

Chaque panneau solaire capte les rayonnements du soleil pour produire une quantité d’électricité sur une période donnée. On différencie la quantité d’électricité produite par le panneau en parlant de kWh (kilowattheures), et la puissance de production d’un panneau solaire en parlant de kWc (kilowatt-crête). Cette seconde valeur indique la puissance maximale qu’un panneau solaire peut produire en kW dans des conditions optimales (météo, orientation et inclinaison du panneau, performance technique du matériel).

Il existe plusieurs marques de panneaux solaires avec des garanties, modèles et puissances différentes. Le calcul de la production électrique d’un panneau solaire dépend donc de ces facteurs, ainsi que de facteurs supplémentaires détaillés dans la partie suivante.

Nous avons compilé un échantillon des panneaux photovoltaïques les plus connus sur le marché pour vous donner un ordre d’idée de la production d’un panneau solaire sur une année. Les résultats obtenus sont issus du simulateur de production solaire PVGIS. Ils restent à titre indicatifs, et sont soumis à des facteurs externes (la météo par exemple).

Quelle production avec 3 kWc par jour ?

Un panneau de 600 Wc à Marseille (Sud, 30° d’inclinaison) va produire environ 98 kWh en juin, soit environ 3,3 kWh par jour.

Tableau comparatif des panneaux solaires

Orientation et inclinaison

Votre production solaire est influencée par l’orientation de votre installation photovoltaïque. Il existe plusieurs configurations d’orientations. Avec une orientation favorable (idéalement plein sud), vous pouvez espérer obtenir jusqu’à 940 kWh si on est à Marseille, plein sud, par an (exemple basé sur un panneau solaire Dualsun Flash 600).

L’inclinaison de vos panneaux solaires influence aussi votre production (en kWh), car celle-ci leur permet de plus ou moins capter les rayonnements solaires. Un angle compris entre 30° et 35° vous offre les meilleures performances en termes de rendement. Un angle défavorable produira peu par rapport à la capacité de production solaire de votre panneau.

Puissance installée

La puissance (en kWc) de votre installation solaire impacte votre production (en kWh) sur l’année. Pour vous donner un ordre d’idée, on peut espérer atteindre :

Ensoleillement selon votre localisation géographique

Dans le calcul de la production photovoltaïque d’une installation, il est difficile d’estimer précisément le taux d’ensoleillement qu’auront les panneaux tout au long de l’année. Evidemment, la région où vous habitez donne de vrais indices sur la capacité de production. Contrairement à ce qu’on pourrait penser, une surexposition au soleil n’est pas recommandée. Les chaleurs excessives dégradent les performances de vos panneaux photovoltaïques au-delà de 25°.

Le calcul de votre production photovoltaïque vous permet d’estimer la rentabilité de votre installation solaire, de mesurer quelle quantité d’électricité vous pouvez autoconsommer, et bien évidemment, d’identifier quelle puissance (en kWc) correspond au besoin de votre foyer.

La rentabilité d’une installation se mesure avec différents critères. En moyenne, chez Monabee, nos clients rentabilisent leur installation photovoltaïque en 10 ans. Les facteurs qui influencent sur le retour sur investissement sont les suivants :

Pour que votre installation photovoltaïque soit rentable, vous devez devenir acteur de votre énergie et comprendre comment fonctionne vos panneaux solaires via l’autoproduction. Le changement de comportement majeur consiste à consommer un minimum d’énergie en heures pleines/heures creuses, pour un maximum sur les heures solaires (entre 12h et 15h). Le fait de consommer en temps réel votre production solaire vous permet d’alimenter vos équipements avec une énergie verte, locale, et gratuite (elle ne comporte pas de frais de transport).

Votre consommation en électricité correspond au besoin global du foyer. Pour cette raison, la puissance de votre installation (en kWc) doit correspondre à l’énergie nécessaire pour alimenter vos équipements (en kWh). Les foyers propriétaires de véhicules électriques et équipés d’une borne de recharge intelligente auront une puissance installée (kWc) supérieure, leur permettant de recharger à l’énergie solaire.

Energie produite en kWh = Puissance (kWc) x Rendement du module (13%-30%) x Surface panneaux solaires (m²) x Ensoleillement (kWh/m²) x Performance

Le plus simple reste d'utiliser le logiciel PVGIS.

PVGIS solaire est un outil gratuit qui permet de calculer la production (kWh) des panneaux solaires Développé par la Commission Européenne, il permet de faire des simulations solaires partout dans le monde. En parallèle, Monabee a aussi produit son propre simulateur, pour vous donner une estimation du nombre de panneaux solaires nécessaires selon votre facture mensuelle ou annuelle.

Ce calculateur de panneaux solaires utilise les informations suivantes :

➡ Étape 1 : Rendez-vous sur le site PVGIS

Accédez à l'interface francophone de PVGIS.

➡ Étape 2 : Indiquez l’emplacement de votre maison

Deux façons de procéder :

➡ Étape 3 : Configurez les paramètres de votre installation

Remplissez les champs suivants dans le formulaire :

Position de montage : en général, les installations chez les particuliers sont faites sur un ou deux pans de leur toit (selon votre exposition, et la place de votre toiture). On sélectionne alors « système de montage en sur-imposition sur une section de toit » OU « système de Montage en sur-imposition deux sections de toit ».

Puissance photovoltaïque de pointe installé (kWp): C'est la puissance que le fabricant déclare que le réseau photovoltaïque peut produire dans des conditions d'essai standard. Il faut indiquer la puissance en kWc que vous souhaitez installer, par exemple 3 kWc.

Pente & Azimut

Dans le champ « Angle » : nous vous conseillons de rentrer l’une de ses deux propositions en fonction du type de toiture que vous possédez.

Dans le champ « Azimuth » : sélectionnez l’orientation de votre maison.

Par exemple, sur l’adresse suivante, la toiture est orientée Sud/Est (vous pouvez le voir sur la boussole, en petit), vous choisirez donc S/E dans les choix Azimuth.

Pertes du système (%)

Perte câble (2%)

Perte onduleur (2%)

Perte PV (5%)

Puis cliquez sur « Calculer ».

➡ Etape 4 : Comprendre les résultats

Une fois le calcul terminé, vous verrez plusieurs informations : voici comment les lire. Vous pouvez mettre de côté les deux premiers tableaux, qui servent principalement aux bureaux d’études et sont des éléments très techniques.

Production d’énergie mensuelle du système photovoltaïque (kWh)

Vous retrouver un résumé de la quantité totale d’électricité que vos panneaux vont produire en un an puis le détail par mois (avec les barres bleu clair). Par exemple, sur notre graphique, vous produisez 1 205,13 kWh/an, et 165,20 kWh sur le mois de juin.

L’estimation de la quantité d’électricité produite par vos panneaux solaires par mois est utile pour vous montrer la saisonnalité.

Heures de production mensuelle d’énergie photovoltaïque

Dans ce graphique, nous rentrons dans le détail des heures de production, afin d’analyser combien d’heures par mois vos panneaux photovoltaïques vont produire en fonction des mois de l’année. Plus les jours raccourcissent (l’hiver), et moins vous aurez d’heures de production dans le mois.

Par exemple, on voit qu’en janvier, les panneaux solaires ont produit 34,2 heures au total, quand ils produisent 171,1 heures sur le mois de juillet. Sur une année glissante, vous produisez donc 1 205,13 heures, ce qui vous fait en moyenne 3,3 heures de production chaque jour.

Astuce : de la même façon que pour la production d’énergie mensuelle, vous pouvez vous interrogez sur votre présence à domicile sur les meilleurs mois de production. L’idéal est de consommer un maximum de sa production solaire, qui a lieu entre avril et septembre.

Irradiations mensuelles sur le plan fixe

C’est la quantité d’énergie reçue par la toiture en kWh/m². Cette information est très technique, et ne vous apportera pas d’éléments pertinents dans votre analyse.  

➡ Étape 5 : Interpréter pour votre projet

Voici comment utiliser les données PVGIS pour prendre des décisions concrètes :

Estimez votre taux d’autoconsommation* :

*Le taux d’autoconsommation est le pourcentage d’électricité que vos panneaux produisent et que vous consommez immédiatement pour alimenter vos équipements (car le reste est vendu sur le réseau). Plus vous avez un taux d’autoconsommation élevé, plus votre installation photovoltaïque sera rentabilisée rapidement.

Comparez la production PVGIS à votre consommation électrique annuelle. Par exemple, si vous produisez 3 000 kWh et consommez 4 000 kWh : votre taux potentiel d’autoconsommation est de 75% dans le cas où vous consommeriez 100% de votre production.

Pour affiner ce calcul : outil de calcul autoconsommation Monabee

Évaluez la rentabilité :

a. Calculez vos économies en multipliant le nombre de kWh que vous allez produire avec votre installation photovoltaïque par le prix de l’énergie*. Vous pouvez ensuite soustraire le montant obtenu à votre facture annuelle et voir ce qu’il vous reste à payer.

*Le prix de l’énergie évolue tous les trimestres, il est communiqué par la CRE.

Par exemple, avec une production photovoltaïque annuelle de 5 000 kWh et un prix du kWh à 0,20 €, si vous faites 50% d’autoconsommation, alors 2500 kWh * 0,20 c€ = 500 €.

b. Comparez au coût de l’installation (aides de l’état déduites) pour identifier en combien d’années vous aurez rentabilisez votre installation.

Par exemple, si le prix de l’installation est à 11 000 € (5 kWc), et que les aides de l’État (prime à l’autoconsommation) sont de 400 €, alors vos économies annuelles sur la facture seront de 1 000 €.

(11 000 € – 400 €) / 1 000 € = 10,6 ans (sans prise en compte de la hausse des couts de l’électricité) Attention, ce calcul a pour but de vous donner un ordre d’idée, mais des calculs beaucoup plus poussés sont réalisés par les bureaux d’études, qui prennent en compte beaucoup de critères.

L’avantage en utilisant PVGIS, est que vous avez accès à une application en ligne complètement gratuite, et une accessibilité simple. Les données qui vous sont transmises sont d’une grande précision et qualité puisqu’il utilise une base de données régulièrement mise à jour.

L’inconvénient réside dans la complexité des résultats qui vous sont transmis. Ils peuvent être difficile à comprendre pour des novices et sans l’intervention d’un professionnel. Avec un modèle qui se base sur des prédictions climatiques, il existe une marge d’erreur inhérente.

- Entretien régulier (nettoyage annuel des poussières, feuilles) pour vous éviter un dépannage pour panneau solaire inutile

- Suivi de la production et de son autoconsommation avec une application (ou un outil connecté)

- Surveillance des performances de son matériel

"En produisant sa propre électricité, une famille réduit considérablement sa facture d’énergie, parfois de plus de 50%, tout en se protégeant des hausses du prix du kWh. Le retour sur investissement est généralement atteint en 8 à 12 ans. Ensuite, l’électricité produite est gratuite pendant encore 15 à 20 ans (matériel garanti 30 ans), ce qui représente des milliers d’euros d’économies."

Mathieu Bail, Responsable R&D chez Monabee

Conclusion

Pour résumé, nous avons vu que les panneaux solaires produisent des kWh et que leur quantité d’énergie produite dépend à la fois du matériel utilisé, mais aussi de leur environnement et de la météo. Pour estimer la rentabilité de son installation solaire, il est essentiel de mesurer sa production potentielle, car celle-ci détermine une partie de la rentabilité de son installation solaire. Le second point qui influence beaucoup la rentabilité est le taux d’autoconsommation, soit le volume de kWh que vous êtes capable de consommer en temps réel via vos panneaux solaires. Enfin, l’amélioration de ce taux d’autoconsommation passe par plusieurs points : le suivi de votre production et de votre consommation d’énergie solaire via une application ; l’entretien régulier de ses panneaux ; l’ajout de produits connexes pour utiliser le maximum de votre production (une batterie physique ou virtuelle).

Réalisez une simulation avec le simulateur Monabee