Les panneaux photovoltaïques convertissent le rayonnement solaire en énergie électrique. Le calcul de la puissance d’un panneau solaire permet de mieux évaluer la production, afin que les panneaux fonctionnent dans des conditions optimales.
Dans cet article, nous expliquerons ce qu’on nomme la puissance d’un panneau photovoltaïque, ainsi que les facteurs influençant le calcul de cette puissance.
La puissance nominale ou puissance de crête d'un panneau solaire est la puissance maximale qu'il peut produire dans des conditions standards.
Exprimée en watts crête ou en kilowatts crête, elle permet de chiffrer la production électrique d’un panneau solaire. Le terme “crête” (comme la crête d’une montagne) renvoie au pic de production du panneau quand les conditions sont idéales.
Il existe deux autres manières d’exprimer la puissance de panneaux :
La puissance d’un panneau, c’est-à-dire sa capacité de production, varie en fonction de différents facteurs :
Différentes technologies sont utilisées pour les panneaux :
Un panneau solaire est une plaque en silicium composée de cellules où la lumière, en rebondissant sur la surface du panneau, crée un courant électrique continu. Ce courant est dirigé vers des onduleurs afin d’être converti en courant alternatif.
La recherche en technologie solaire permet de produire des panneaux avec un rendement et une durabilité améliorés.
Le solaire thermique, plus est aussi en progrès et permet plus d’autonomie énergétique dans le monde. Pour une maison en France équipée d'un kit solaire sur la toiture, l'autoconsommation d'énergie permet de réduire le prix de l'électricité.
Avec des panneaux solaires et une batterie, même en hiver, on peut atteindre un bon taux de couverture énergétique. En moyenne, la production annuelle d'un tel système peut alimenter l'eau chaude et les besoins journaliers.
Afin de calculer la puissance d’un module solaire, il faut multiplier la tension par le courant, selon la formule suivante : Puissance (W) = Tension (V) x Courant (A).
Pour calculer la puissance d’un système de plusieurs cellules, on peut multiplier le nombre de panneaux par la puissance nominale de chaque unité de l’installation.
La taille standard des panneaux solaires est généralement de 1,6 mètre sur 1 mètre, et un panneau solaire de cette taille peut produire de 250 à 400 watts de puissance, selon les conditions.
Pour un panneau solaire de 300 W avec 5 heures de plein soleil par jour et un rendement de 80% :
Pour une ferme solaire de 1 MW (1000 kW) utilisant des panneaux de 300 W chacun, il faudrait environ 3 334 panneaux. Chaque panneau occupant environ 1,6 m², la surface totale serait d'environ 5 334 m², soit 0,53 hectare de panneaux solaires.
En parlant de conditions idéales, il y a souvent un décalage entre la production prévue et la production réelle d’électricité du panneau. C’est pourquoi il est important de connaître et d’optimiser si possible les différents facteurs influençant la puissance des panneaux :
L'optimisation de la puissance photovoltaïque passe par un choix stratégique de la surface et la disposition des panneaux solaires.
De nouvelles technologies permettent l’optimisation de la puissance des panneaux. Les micro-onduleurs ou les systèmes de suivi solaire permettent une production d'électricité maximale en adaptant continuellement les performances des panneaux à l'ensoleillement et aux conditions météorologiques.
L'utilisation de batteries pour le stockage d'énergie et la gestion des pics de consommation améliorent également la performance de l'installation photovoltaïque.
Un entretien régulier et une maintenance adéquate sont essentiels pour garantir une performance optimale des systèmes photovoltaïques. Cet entretien consiste en :
L’entretien permet de maintenir la puissance photovoltaïque à son niveau maximal et de prolonger la durée de vie de l'installation solaire.
Le dimensionnement d'une ferme solaire permet de garantir la rentabilité et l'efficacité énergétique du projet :
Un bon dimensionnement assure une utilisation efficace des ressources, tout en prenant en compte le coût et le rendement en kWh.
La rentabilité des projets solaires à grande échelle dépend de plusieurs facteurs, comme le coût initial de l'installation, les subventions ou la performance des panneaux. Le retour sur investissement dépend de la manière dont l’électricité est consommée :
En moyenne, une puissance installée de plus de 100 kWc peut être rentabilisée en 8 ans et générer ensuite des revenus chaque année.
La centrale solaire de Cestas, près de Bordeaux, a une puissance installée de 300 MW, produisant environ 350 GWh par an, capable d'alimenter environ 100 000 foyers.
La centrale solaire photovoltaïque de Tengger Désert Solar Park en Chine est une des plus grandes au monde, avec une puissance installée de 1,54 GW. Elle produit environ 2,2 TWh d'électricité par an, couvrant les besoins énergétiques d'environ 700 000 foyers.
Un panneau photovoltaïque standard mesure environ 1.6 m² et a une puissance nominale d'environ 300 Wc. Il produit jusqu'à 0.3 kW en conditions optimales, ce qui équivaut à environ 0.1875 kW par m².
1 m² de panneaux solaires produit entre 150 et 250 W par mètre carré selon la technologie, l’orientation, l’ombrage et la température du panneau. Les conditions réelles peuvent faire varier les prévisions en termes de performance.
1 kW de production solaire nécessite 6 à 8 m² de panneaux solaires. En effet, les cellules photovoltaïques connectées en série et en parallèle produisent en moyenne un watt pour une superficie de 0,2 m².
Pour arriver à une production de 20 kWh par jour, avec un ensoleillement moyen de cinq heures par journée, il faut une puissance de 4 kW (énergie souhaitée 20 kWh sur 5h d’ensoleillement). Avec un rendement moyen de 250 W par panneau, cela correspond à une quinzaine de panneaux solaires environ.
En moyenne, une installation de 3 kWc produira entre 8 et 15 kWh par jour dans des conditions optimales, c'est-à-dire au moment de la journée où le panneau profite pleinement de la lumière du soleil.
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