La puissance crête d'un panneau solaire : tout savoir

Quoi de mieux pour définir le watt-crête qu'une illustration ? Pour bien comprendre cette unité de puissance, il faut saisir la différence entre théorie et pratique. Pour pouvoir donner une force type à du matériel dont la puissance varie en fonction de plusieurs critères, on arrête le jugement à certaines conditions standards. Le watt-crête est donc la puissance nominale d’un panneau solaire dans des conditions qui sont les mêmes pour tous les panneaux.

Un panneau de 400 watts-crête placé à Nice ne produira pas autant de quantité d'énergie qu’un panneau de 400 watts-crête à Metz. Si les deux ont la même puissance dans des conditions identiques, elles ne produiront pas pour autant la même quantité d'électricité dans la réalité où les conditions sont, elles, toujours changeantes.

Une voiture de 600 chevaux sera plus ou moins rapide selon l’état de la route, son inclinaison, la température extérieure, etc. Un bolide dans une montée avec des virages en épingle ira donc moins vite que le même bolide sur une route plate et droite. La puissance du moteur “en soi”, représente donc les watts-crête. Les kilomètres-heure représentent les kilowatts-heure.

Le kWh mesure la quantité réelle d'électricité produite en une heure. Le watt-crête détermine la production maximale dans des conditions spécifiques (réalisées en laboratoire), qui sont les mêmes pour tous les panneaux afin d’avoir un socle commun pour les classifier. Quel que soit le fonctionnement du panneau solaire, ils sont tous testés dans les mêmes conditions.

Comme nous l’avons vu dans le paragraphe plus haut, la puissance crête d’un panneau représente sa production maximale dans des conditions précises : 

Ces conditions sont appelées STC pour “Standard Test Condition”. 

Tous les panneaux solaires sont donc soumis à ces conditions très précises afin de calculer leur puissance en watts-crête.

Pour autant, cette puissance ne représente pas la production réelle d’électricité car les panneaux photovoltaïques ne sont pas soumis aux mêmes conditions idéales en dehors des laboratoires. Si l’on veut choisir des panneaux photovoltaïques soi-même, il est donc préférable de connaître quelques notions sur la façon de calculer la puissance crête d'une installation.

Avant tout, pas de panique, ici, personne ne tente de créer une nouvelle théorie mathématique. Si la formule pour calculer la puissance crête d’un panneau solaire semble bien compliquée, ce n’est pas le cas.

Pc = (Eelec x Pi) / (Ei, min x Pr)

Bon, ce n’est pas très rassurant. Néanmoins, commençons par expliquer ce que ces lettres signifient.

Pc = Puissance crête

Eelec = consommation de kWh journalière

Pi = Puissance d’éclairement sous condition STC (elle est de 1 kW par mètre carré, étant la donnée référence pour toutes les autres puissances d'éclairement)

EI, min = puissance minimale mesurée dans une journée

Pr = ratio de performance système (il détermine la qualité du matériel et varie entre 0 et 1)

D’abord, il faut calculer la consommation annuelle en kWh du ménage. Pour cet exemple, prenons la consommation moyenne d’un français en 2022 selon le gouvernement, soit 2 223 kWh/an (votre consommation annuelle en kWh est normalement disponible auprès de votre fournisseur d'énergie)

Eelec = 2223/365 (pour obtenir la consommation moyenne par jour) = 6,1 kWh par jour

Pour ce qui est de la puissance d’éclairement, elle est toujours de 1, étant la condition standard.

Pi = 1

Ensuite, il reste l'ensoleillement minimal de la maison à calculer. Pour cela, l'Institut National de l'Energie Solaire (INES), propose un outil en ligne très pratique (pour le design par contre, c’est un beau voyage dans les années 90).

L’outil permet de choisir la ville, l’inclinaison et l'orientation du panneau solaire, le réfléchissement des rayons du soleil sur le sol ou encore les heures où le soleil est masqué par un bâtiment, un arbre ou autre.

Pour une habitation à Toulouse, avec des panneaux photovoltaïques orientés plein sud, inclinés de façon optimale à 30°, le mois de décembre est le plus bas avec un chiffre de 1,03 par m² par jour.

Enfin, pour le ratio de performance, celui-ci dépend notamment grandement de la température des panneaux solaires. En effet, la chaleur a tendance à diminuer la performance des panneaux. Pour cet exemple, prenons un ratio de 0,8.

Calcul final (H3)

Selon la formule, la puissance crête est donc : 

Pc = (6,1 x 1) / (1,03 x 0,8)

Pc = 6,1 / 0,824

Pc = 7,403 kWc

La puissance en kWc de l'installation devra être de 7,403.

Difficile de faire une conversion parfaite avec des facteurs qui peuvent grandement fluctuer.

En général, on estime que la production réelle d’un panneau solaire photovoltaïque correspond à environ 75 à 80 % de la puissance crête en moyenne.

Un panneau affichant 400 Wc produira donc en réalité 320 Wh en moyenne. Une donnée à prendre en compte pour calculer la rentabilité des panneaux solaires.

Le gouffre entre la puissance théorique et la quantité réelle d’énergie produite est dû : 

Parmi ces facteurs, certains sont plus déterminants que d’autres.

La température joue beaucoup par exemple. En effet au-delà des 25° C, les panneaux solaires perdent entre 0,4 et 0,5% d'efficacité par degré supplémentaire. Durant une canicule, les panneaux peuvent donc perdre jusqu’à plus de 7 % de rendement.

Une personne court moins vite à 80 ans qu’à 20 ans, et c’est exactement la même chose pour un panneau solaire (aucun d’ailleurs n’a une durée de vie comparable à l’espèce humaine). Ainsi, chaque année, le panneau va perdre une partie de sa productivité. En moyenne, cette perte de puissance varie entre 0,2 et 0,6% par an.

Il est important de savoir que la perte d’énergie s'effectue aussi en transportant celle-ci via les câbles. L’onduleur qui transforme le courant continu en courant alternatif fait aussi chuter un peu le rendement. Si cette perte ne représente que 2 à 3 % du total produit, cela joue quand même dans la différence entre Wc et Wh.

Avec une épaisse couche de poussière ou de pollution sur le panneau, celui-ci aura plus de mal à capter les rayons du soleil et la production d’énergie en souffrira. Si cette perte est assez faible, elle reste à prendre en compte.

Pour ne pas avoir à calculer tout seul la puissance en kWc nécessaire pour votre habitation, vous pouvez faire appel à Ekwateur. En plus de vous faire profiter des conseils de nos experts-es, Ekwateur s’engage à vous accompagner dans votre projet d’installation de panneaux solaires du début jusqu’à la toute fin, et ce, en 5 étapes.

La puissance en kWc est donc un bon indicatif pour évaluer le rendement des panneaux solaires en dehors des conditions naturelles qui peuvent l’augmenter ou le diminuer. C’est une référence, tant pour les professionnels-les que pour les clients-es, qui permet d’avoir une donnée fixe sur laquelle se baser. Toutefois, c’est la production réelle d’électricité qui compte vraiment, et pas la puissance théorique dans des conditions de laboratoire. La puissance crête n’est pas un groupe de rock Punk. C’est un outil pour mieux appréhender la puissance réelle nécessaire à produire de l’énergie pour des panneaux solaires photovoltaïques. 🧑‍🎤