Rendement des panneaux solaires : un guide complet
Découvrez ce qu’est le rendement d’un panneau solaire et comment optimiser la production d’énergie d’une installation photovoltaïque.
Énergie solaire : le guide complet
L’énergie solaire, issue du soleil, est une énergie renouvelable indispensable à la transition énergétique. À travers ce guide, explorez son histoire, les différentes installations et technologies photovoltaïques disponibles à l’heure actuelle et leur fonctionnement. Retrouvez également tout ce qu’il faut savoir sur le développement d’un projet solaire photovoltaïque : ses étapes clés, ses avantages et la réglementation en vigueur.
Qu’est-ce que l’énergie solaire et comment fonctionne-t-elle ?
Quel est le principe de l’énergie solaire ?
L’énergie solaire est une source d’énergie produite à partir de la lumière ou de la chaleur du soleil. Inépuisable à l’échelle du temps humain, elle fait partie de la catégorie des énergies renouvelables. Elle joue un rôle clé dans la transition énergétique, puisque sa production émet beaucoup moins de gaz à effet de serre pour être produite que pour les autres moyens de production d’énergie conventionnelle (gaz, fuel, charbon) : il s’agit d’une énergie bas carbone, plus respectueuse de l’environnement.
L’énergie solaire permet de produire de l’électricité ou de la chaleur. On distingue différents types d’énergies solaires :
- L’énergie solaire photovoltaïque : des panneaux photovoltaïques captent les rayons du soleil et créent un courant électrique, qui peut être converti en électricité.
- L’énergie solaire thermique : les capteurs thermiques profitent du rayonnement solaire pour réchauffer un fluide caloporteur, assurant la production de chaleur et d’eau chaude sanitaire.
- L’énergie solaire à thermodynamique : un système solaire à concentration thermodynamique peut exploiter les rayons du soleil, pour réchauffer un fluide caloporteur servant à produire de l’électricité.
L’histoire de l’énergie solaire photovoltaïque et son évolution
Si le soleil a plus de 4 milliards d’années, les découvertes et les innovations liées à l’énergie solaire et à l’électricité photovoltaïque sont bien plus récentes.
1839 : Alexandre Edmond Becquerel, un physicien français, découvre l’effet photovoltaïque qu’Albert Einstein expliquera en 1905, posant ainsi les bases de la conversion de la lumière du soleil en électricité.
1954 : le laboratoire américain Bell développe le premier panneau solaire produit à partir de cellules à base de silicium.
1958 : la NASA équipe son satellite Vanguard 1 de panneaux solaires, pour une première application dans l’espace.
1973-1979 : les crises pétrolières suscitent un intérêt croissant pour les énergies renouvelables, dont l’énergie solaire. Pendant cette période, elle est principalement utilisée pour des applications industrielles ou par les gouvernements.
1981 : Markus Real, un ingénieur électricien suisse, est le premier à injecter du courant solaire dans le réseau public d’électricité.
1990-2010 : l’évolution des technologies a permis la démocratisation des solutions photovoltaïques, assurant une production d’électricité solaire à grande échelle.
2010-2020 : l’énergie solaire est adoptée dans tous les secteurs, dont le résidentiel, portée par des politiques en faveur des énergies renouvelables et une baisse des prix des installations.
Aujourd’hui : la filière photovoltaïque met l’accent sur l’innovation, à l’heure où l’énergie solaire s’impose comme une solution indispensable pour relever les défis climatiques et énergétiques actuels.
Les chiffres clés de l’énergie solaire photovoltaïque en France
Quels sont les différents types d’installations solaires ?
L’ombrière photovoltaïque
Principalement implantée sur les parcs de stationnement, l’ombrière photovoltaïque est une structure recouverte de panneaux solaires. Cette solution 2-en-1 permet de fournir de l’ombre et de protéger les véhicules des intempéries, tout en produisant de l’électricité solaire.
Les ombrières de parking du Volkswagen Groupe France
Les ombrières de parking du groupe Volkswagen ont été mises en place par ENGIE Green. Cette installation, dédiée à la production d’électricité solaire, permet ainsi de décarboner les activités de l’entreprise.
La centrale photovoltaïque au sol
La centrale photovoltaïque au sol est une installation solaire de grande puissance, qui peut s’étendre sur plusieurs hectares. Elle est composée de nombreux modules photovoltaïques, montés sur des structures ancrées au sol. Très modulable, cette solution peut être envisagée sur une grande variété de terrains (friches industrielles, anciennes carrières, décharges ou sites pollués…).
Des centrales solaires au sol, aux quatre coins du territoire
Aux côtés des collectivités et des acteurs locaux, ENGIE Green développe des centrales photovoltaïques adaptées à vos enjeux, partout en France. Cette solution a notamment été déployée sur l’ancienne carrière de Charleval, l’ancienne friche agricole de Chalmoux ou sur une friche inexploitée de Marcoussis.
L’agrivoltaïsme
L’agrivoltaïsme consiste à combiner production agricole (maraîchage, élevage, vigne…) et production d’électricité photovoltaïque. Cette solution se met au service de l’exploitation agricole (en protégeant les parcelles face aux aléas climatiques, par exemple) et assure un revenu complémentaire durable à l’agriculteur. L’agrivoltaïsme entraîne l’émergence de projets innovants, comme les haies photovoltaïques verticales, qui présentent une empreinte au sol limitée et répondent aux enjeux des éleveurs comme des cultivateurs.
L’agrivoltaïsme ovin à Fanjeaux
La solution agrivoltaïque ovin d’ENGIE Green permet à la famille Auriol de pérenniser et diversifier son activité avec de la production d’électricité verte et de l’élevage ovin.
Le solaire flottant
Le principe du solaire flottant consiste à déployer des installations photovoltaïques sur un plan d’eau. Il peut s’agir de réservoirs d’eau artificiels, de canaux ou de lacs situés sur d’anciennes carrières ou barrages. Ces installations sont composées de flotteurs en plastique rigide, posées sur l’eau, accueillant les panneaux photovoltaïques. Récente, cette technologie solaire est encore peu déployée en France.
La composition d’une centrale solaire
Quels sont les principaux composants d’une centrale solaire photovoltaïque ?
Le fonctionnement d’une centrale solaire est assuré par différents éléments.
- Les panneaux solaires, constitués de cellules photovoltaïques, transforment le rayonnement solaire en courant continu.
- Les onduleurs convertissent ce courant continu en courant alternatif, compatible avec le réseau de distribution d’électricité.
- Les systèmes de fixation, adaptés à la structure d’implantation (sol, ombrière, toiture, eau…), permettent de maintenir les panneaux solaires en place.
- Des câbles et des réseaux électriques relient l’ensemble du dispositif.
Les différentes technologies de panneaux photovoltaïques
De quoi sont composées les cellules photovoltaïques ?
Si plusieurs types de cellules photovoltaïques existent, la technologie la plus répandue est le silicium cristallin : robuste et performante, elle représente plus de 90 % du marché¹. Avec un rendement situé entre 17 et 23 %, ces cellules peuvent être composées à partir de différents cristaux de silicium (polycristallines) ou d’un seul cristal de silicium (monocristallines).
¹ ENGIE Green – Fiche Fonctionnement
Les dernières innovations solaires photovoltaïques
La technologie et l’innovation propulsent la filière photovoltaïque vers l’avenir. En effet, ces dernières années, le développement des technologies a permis le déploiement de solutions toujours plus innovantes, comme :
- Le panneau photovoltaïque bifacial, qui peut capter le rayonnement solaire sur ses deux faces ;
- Le tracker solaire, qui positionne les panneaux solaires en fonction du trajet du soleil ;
- La persienne pilotable, qui produit de l’électricité solaire, tout en protégeant les cultures agricoles en cas de fort ensoleillement, d’épisode de gel ou de grêle.
La recherche et le développement se poursuivent à l’heure actuelle, portées par les enjeux climatiques, énergétiques et environnementaux.
Comment développer un projet solaire ?
Les critères d’installation d’une ferme solaire
La recherche et le choix du site d’implantation du projet solaire nécessitent l’étude de nombreux éléments.
Nature du site : l’étude de l’historique du terrain est indispensable. Les sites sans conflit d’usage ou ne faisant pas l’objet d’une valorisation particulière (friches délaissées, terrains pollués…) sont prioritaires. Les installations solaires photovoltaïques sont aussi compatibles avec les activités agricoles.
Exposition : une bonne exposition au soleil est un avantage, mais le déploiement d’une installation solaire peut s’effectuer dans toute la France, qui dispose des conditions idéales pour la production photovoltaïque.
Taille du terrain : la surface disponible permet de définir le dimensionnement et la puissance de l’installation solaire à mettre en place.
Visibilité et voisinage : si une centrale solaire est en général peu visible, les activités humaines exercées à proximité du terrain étudié sont considérées, de même que la distance aux habitations. La proximité avec un bâtiment classé ou un monument historique nécessite l’avis de l’Architecte des Bâtiments de France. Des mesures anti-éblouissement peuvent être prévues pour les projets solaires développés à proximité d’un site aéronautique.
Proximité de la ferme solaire avec le réseau public de distribution d’électricité : la proximité avec un poste électrique public constitue un avantage certain pour le projet solaire.
Respect de la faune, de la flore et de l’environnement : la nature et l’intérêt écologique du lieu sont toujours considérés (les zones à enjeux sont évitées). Les projets solaires photovoltaïques doivent parfaitement s’intégrer à leur environnement et assurer la préservation de la biodiversité.
Les étapes de développement d’un projet solaire
Le développement d’un projet solaire s’effectue sur une période d’environ 5 ans. ENGIE Green s’occupe de tout et accompagne les porteurs de projet à chacune de ces étapes :
- Concertation avec les acteurs locaux : du début à la fin, le projet est développé en concertation avec toutes les parties prenantes (riverains, propriétaires des terrains, exploitants, élus, associations de protection de l’environnement…). Le projet solaire peut d’ailleurs être co-construit avec les acteurs locaux, pour une meilleure répartition de sa valeur.
- Études de faisabilité et d’impact : des études multi-thématiques (naturaliste, paysagère, technique…) sont menées sur le site pour s’assurer de la faisabilité du projet et analyser les enjeux à considérer.
- Instruction administrative : le développement d’un projet photovoltaïque implique différentes démarches administratives (enquête publique, autorisation préfectorale…).
- Construction de la centrale solaire : après ces différentes étapes, l’équipe de construction se charge de préparer le chantier et met en place les installations nécessaires au fonctionnement de la centrale solaire.
L’exploitation de l’installation photovoltaïque
Une fois le chantier terminé, une équipe dédiée se charge de l’exploitation de la centrale solaire. Son rôle est de suivre le bon fonctionnement et la production de l’installation. Le pilotage de la centrale photovoltaïque est suivi depuis le centre de conduite des énergies renouvelables d’ENGIE avec :
- Une supervision 24h/24 et 7j/7 ;
- Un outil de suivi spécialement développé par ENGIE Green ;
- Un dispositif d’alerte en temps réel en cas de panne ou dysfonctionnement ;
- Une intervention en moins de 2 heures en cas de besoin ;
- Une traçabilité dématérialisée des interventions.
Label TED
Un label et une méthode pour une Transition Énergétique Durable (TED)
Avec le label TED (pour Transition Énergétique Durable), ENGIE Green développe ses projets d’énergie renouvelable autour de 3 axes : territoire, nature et climat. À travers cette méthode unique, ENGIE Green s’engage à :
- Construire chaque projet main dans la main avec les collectivités et les entreprises locales ;
- Contribuer à la préservation de la nature et la biodiversité ;
- Diminuer l’empreinte carbone de notre pays et favoriser son autonomie énergétique.
Pistes vertes : un podcast dédié aux projets d’énergie renouvelable
Découvrez Pistes vertes, le podcast ENGIE Green qui vous emmène à la découverte des belles histoires autour des énergies renouvelables déployées au cœur de nos territoires.
Réglementation de l’énergie solaire : que dit la loi APER ?
Promulguée le 10 mars 2023, la loi dédiée à l’accélération de la production d’énergie renouvelable (APER), offre de nouvelles perspectives en matière d’énergie solaire. En effet, la France souhaite multiplier par dix sa capacité de production d’énergie solaire pour dépasser les 100 GW d’ici à 2050. Cette loi contient des mesures pour simplifier les procédures et permettre un déploiement des énergies renouvelables à plus grande échelle.
Mobiliser le foncier disponible
Pour faciliter le développement de l’énergie solaire, la loi APER simplifie les modalités d’installation de panneaux photovoltaïques sur les terrains déjà artificialisés ou ne présentant pas d’enjeu environnemental majeur (friches, sites pollués, carrières…).
Équiper les bâtiments et parkings de panneaux solaires
La loi APER implique les entreprises et les collectivités, dans la mesure où elle instaure l’obligation de mettre en place d’une solution de production d’EnR sur les parkings de plus de 1 500 m².
D’ici à 2027, tout bâtiment non résidentiel, neuf ou lourdement rénové (entrepôt, hôpital, école…), devra disposer de capteurs photovoltaïques ou d’une végétalisation sur au moins 50 % de la surface de sa toiture. Cette obligation sera étendue, dès 2028, à tout bâtiment non résidentiel existant.
Définir des zones d’accélération de production EnR
Avec la loi APER, les élus locaux doivent aussi identifier les zones favorables à la production d’EnR sur leurs territoires et les intégrer au schéma régional d’aménagement, de développement durable et d’égalité des territoires (SRADDET).
Encadrer et déployer l’agrivoltaïsme
La loi offre aussi une définition claire de l’agrivoltaïsme et encadre également son déploiement : les projets photovoltaïques doivent notamment permettre de créer, maintenir ou développer la production agricole, qui doit rester prioritaire. Les installations solaires doivent, par ailleurs, être réversibles.
Centrale solaire
Parc agrivoltaïque sur élevage ovin.
Centrale solaire photovoltaïque de Walon à Rivesaltes
Quel est le rendement et la rentabilité d’une installation photovoltaïque ?
Comment calculer le rendement d’un panneau solaire ?
Le rendement d’un panneau solaire permet d’évaluer sa performance et son efficacité. Il fait le rapport entre l’énergie solaire reçue et celle convertie en électricité, sur la base du calcul suivant : Puissance électrique produite / Puissance solaire reçue x 100.
À l’heure actuelle, les meilleurs rendements théoriques observés (à savoir ceux constatés par les fabricants, dans des conditions optimales d’utilisation) atteignent 23 %. En pratique, le rendement d’un panneau solaire varie en fonction de nombreux éléments (ensoleillement, emplacement et orientation des panneaux, température, technologie de cellule photovoltaïque, technologie de l’onduleur…).
Les équipes d’ENGIE Green se chargent de dimensionner la puissance des installations solaires et mesurent leur rendement, tout au long de leur période d’exploitation. Les propriétaires du terrain n’ont pas à s’occuper de ces calculs, qui n’influencent d’ailleurs pas leurs revenus locatifs.
Quels sont les bénéfices économiques et environnementaux d’une centrale photovoltaïque ?
Des retombées économiques qui profitent aux territoires : les propriétaires du terrain perçoivent un loyer pour la location de leur terrain, tandis que les recettes fiscales induites par la centrale solaire profitent aux collectivités.
Un partage de valeur de la production d’énergie solaire : les principes de co-construction et de co-actionnariat permettent une meilleure répartition de la valeur de l’installation solaire avec les citoyens et les acteurs locaux.
Une valorisation de sites inexploités : l’implantation d’une centrale solaire aide à réhabiliter des espaces non utilisés ou laissés à l’abandon, assurant ainsi de les revaloriser.
Des mesures en faveur du développement des espèces locales : le déploiement de l’installation photovoltaïque s’accompagne d’un programme de suivi des espèces présentes sur site et favorise les initiatives d’aménagement de leur habitat (protection du lézard occellé, par exemple).
Une solution pour s’engager contre le dérèglement climatique : la production d’électricité solaire, plus respectueuse de l’environnement, permet d’ancrer le territoire dans la transition énergétique.
Quel entretien et quelle durabilité pour une installation solaire ?
L’entretien d’une installation solaire
Gage de performances et d’un fonctionnement optimal, l’entretien de l’installation photovoltaïque est indispensable. ENGIE Green se charge de la maintenance préventive et curative des centrales solaires pendant toute leur période d’exploitation. Des contrôles sont réalisés sur site, plusieurs fois par an. Ils consistent en une inspection de l’ensemble du dispositif (module, installation électrique, onduleur, transformateur…).
La durée de vie d’un panneau solaire
La durée de vie d’un panneau solaire est d’environ 30 à 35 ans. Si sa puissance devient plus faible au fil du temps, il continue en moyenne à produire à plus de 80 % de sa puissance initiale au bout de 25 ans. À la fin de sa vie, la centrale solaire photovoltaïque peut être traitée de deux manières. Elle peut faire l’objet d’un repowering, qui consiste à remplacer les panneaux solaires par de nouveaux modules plus performants. Sinon, elle est démantelée par son exploitant (développeur du projet), qui se charge également de la remise en état du site.
Le recyclage des panneaux photovoltaïques
À l’heure actuelle, les panneaux solaires sont recyclés à 95 %. Pour augmenter davantage ce taux de recyclage, la filière photovoltaïque mise aujourd’hui sur l’éco-conception et sur le développement d’innovations facilitant le réemploi des matériaux qui composent les panneaux solaires.
Après leur démantèlement, la majorité des panneaux photovoltaïques sont acheminés vers le site du Rousset (Bouches-du-Rhône), une usine spécialisée dans le recyclage des technologies en silicium cristallin. Là-bas, leurs différents composants sont séparés et triés, avant de subir un traitement spécifique. Chaque élément est ensuite envoyé vers une filière dédiée (verre, aluminium, silicium…). Les matériaux peuvent ensuite servir à fabriquer de nouveaux capteurs solaires photovoltaïques.
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FAQ – Questions Fréquemment Posées
Quelle est la durée de vie d'un panneau solaire ?
La durée de vie d’un panneau solaire se situe entre 30 et 35 ans. À l’issue de cette période, la centrale solaire est démantelée pour assurer la remise en état du terrain. Le repowering, qui consiste à remplacer les panneaux solaires mis en place par de nouveaux modèles plus performants, est également envisageable.
Quelle entreprise pour poser des panneaux solaires ?
L’installation de panneaux photovoltaïques doit toujours être confiée à une entreprise spécialisée. Cette dernière doit être labellisée RGE (Reconnu Garant de l’Environnement) QualiPV, une qualification valorisant les professionnels du solaire photovoltaïque.
Est-il rentable d'investir dans des panneaux photovoltaïques ?
Oui, pour les propriétaires de terrain, les collectivités, les entreprises ou les citoyens, il est intéressant d’investir dans les installations solaires. Elles présentent des avantages environnementaux, mais aussi économiques (location du terrain et répartition de la valeur entre les différents co-actionnaires du projet solaire et le territoire).
Quels sont les différents types d’énergie solaire ?
On distingue plusieurs types d’énergies solaires. L’énergie solaire photovoltaïque transforme le rayonnement solaire en électricité, tandis que l’énergie solaire thermique s’en sert pour produire de la chaleur. L’énergie solaire thermodynamique permet quant à elle de produire de l’électricité, via la production de chaleur.